Mediante neurociencias computacionales buscan aportar al estudio del funcionamiento del cerebro

1 de Octubre de 2025

Persiguen comprender su operación a nivel funcional

Falta mucho para alcanzar un mapa neuronal completo: investigadora de la UAM


Si bien las neurociencias implican el estudio multidisciplinario del sistema nervioso, incluyendo el cerebro, la médula espinal y las neuronas en todo el cuerpo, en años recientes su campo abarca, además de la neurobiología y la medicina, la física, las matemáticas y las ingenierías de distintas ramas, sostuvo la doctora Alicia Montserrat Alvarado González, investigadora de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).

En entrevista, la académica del Departamento de Matemáticas Aplicadas y Sistemas de la Unidad Cuajimalpa señaló que el origen de las neurociencias se remonta a la antigua Grecia, cuando ya se creía que el cerebro era el órgano que controlaba “cómo funcionamos y cómo pensamos”, por ende, empezaron a ver la necesidad de estudiar más a fondo el sistema nervioso central, desde el nivel molecular.

Lo anterior ha llevado a la conclusión de que “una sola célula no brinda suficiente información, y aunque es muy interesante entender cómo funciona, no da cuenta de cómo opera todo el cerebro y cómo funciona toda la mente”, lo que ha llevado al análisis del comportamiento de la persona a nivel molecular y cómo funciona a nivel grupo de neuronas.

En ese contexto, las neurociencias computacionales están dirigidas a apoyar el desarrollo del análisis del funcionamiento del cerebro, pero modelado matemáticamente; esto es, generando simulaciones y obteniendo información de distintos niveles del sistema nervioso central, por ejemplo, desde cómo funciona una célula hasta cómo opera todo un conjunto de ellas.

La investigadora de la Unidad Cuajimalpa de la UAM explicó que en las áreas en que se desempeña, como la de interfaz cerebro-computadora, se busca obtener información desde un nivel celular hasta un conjunto de neuronas. La información puede ser eléctrica, que es su especialidad, para lo cual se utilizan sensores o electrodos que permiten conducir a distintos niveles de profundidad, desde la lectura de una sola neurona hasta un arreglo de neuronas intracorticales, es decir, que se encuentran dentro de la corteza cerebral.

A partir de electrodos puestos sobre el cuero cabelludo es factible obtener “una señal, que amplificamos (porque normalmente, sobre todo si es superficial, son de una amplitud muy pequeña) y leemos el voltaje que dan estos electrodos”, los cuales son convertidos, una vez amplificados, de señal analógica a señal digital para obtener la caracterización de la señal; es decir, las características que puedan ser identificables y diferenciables”.

De esta manera, partiendo de cierto tipo de estímulo hay una respuesta y “trato de identificar cuál fue la intensidad de dicha respuesta, en qué parte del cerebro se dio y con esta clasificación puedo asociarla a dispositivos electrónicos útiles para generar neurorrehabilitación”.

La especialista en neurociencias computacionales, interfaces cerebro-computadora y robótica de servicio doméstico señaló que las neuronas de los humanos y de las plantas son muy similares, porque al final son eucariotas con una respuesta eléctrica similar, que es viable ser transmitida a través de dispositivos electrónicos.

En ese sentido, la doctora Alvarado González ha trabajado desde hace algunos años con el tema de control; comenzando desde cierto estímulo, saber en qué momento responde el individuo, ya sea éste una planta o un cerebro humano.

Actualmente desarrolla un sistema donde la planta reacciona al tocarla y envía esa señal a un dispositivo, “ya tenemos la simulación del robot moviéndose a partir de la respuesta de la planta”.

Además, “hemos visto que al tocar distintas partes de la planta, en este caso lavanda, nos brinda información y entonces podemos saber si estamos tocando el pedúnculo o la hoja o el tallo”.

También, ella y su grupo de investigación (CEREBRAL) han trabajado en identificar las emociones de las personas utilizando sus señales eléctricas cerebrales. Esto ha derivado en trabajar en un algoritmo de optimización multiobjetivo que “nos permite apoyar al usuario en la toma de decisiones. Se trata de pedir a los usuarios que visualicen una simulación en donde el robot se comporta de distintas maneras, por ejemplo, que en una casa vaya de la sala a la cocina librando obstáculos, incluidos personas o animales”.

Por su parte el usuario, cada vez que observa una simulación, ésta le va generando distintas emociones: “si el robot se va acercando mucho a un mueble frágil que se puede romper o a un niño o un anciano que va cruzando le va a generar angustia”.

Subrayó que toda esta tecnología puede utilizarse para cualquier persona, pero “nosotros queremos ligarla con aquellas que tienen alguna discapacidad motriz, en particular síndrome de enclaustramiento, que es cuando no se logra interactuar con el mundo, o sea, puedes escuchar, pensar, pero no utilizar tus actuadores: no puedes moverte, no puedes hablar, ni mover tus ojos”.

En estos casos, tener un robot de servicio en casa, logra ser de mucha ayuda tanto para el paciente como para los cuidadores al proveerles de herramientas para que puedan trabajar. El siguiente paso será utilizar esta metodología para que el usuario pueda elaborar objetos artísticos, partiendo del reflejo de sus emociones para construir un producto con posibilidad de vender y aportar así a su propio cuidado.

En última instancia, las neurociencias computacionales y la neurociencia en general lo que tratan de hacer es entender cómo funciona nuestro cerebro a nivel genómico, transcriptómico, epigenético y funcional, si bien para alcanzar un mapa completo de este funcionamiento “todavía nos falta mucho”, declaró.