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Modelos de cerebros en 3D

En esta imagen al microscopio, se pueden ver las neuronas (amarillo) insertadas en la estructura formada por la proteína de seda (Imagen del NIBIB)

En esta imagen al microscopio, se pueden ver las neuronas (amarillo) insertadas en la estructura formada por la proteína de seda (Imagen del NIBIB)

Bioingenieros de  la Universidad de Tufts, del National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) de Boston, han conseguido crear un soporte biológico que permite implementar neuronas para conseguir áreas cerebrales en 3D.

El uso de placas de Petri para el estudio del funcionamiento de las neuronas y su capacidad para establecer sinapsis, ofrece unos resultados muy limitados debido a que el modelo en 2D que genera no puede representar la complejidad de la organización estructural de las áreas cerebrales. Disponer de un modelo en 3D de áreas del cerebro que refleje la complejidad de las sinapsis y la plasticidad cerebral,  permitiría estudiar el comportamiento de las neuronas de una forma controlada.

El trabajo de investigación, publicado en PNAS,  del equipo de bioingenieros dirigidos por David Kaplan ha conseguido generar una estructura sintética en la que se pueden implementar neuronas que establecen sinapsis creando así un modelo de un cerebro similar al de una rata. Aunque estructuras sintéticas que alojan neuronas ya existían, lo novedoso de esta nueva estructura es que consigue mantenerse viva durante unos dos meses.

La bioestructura es el resultado de combinar dos materiales diferentes. La estructura está compuesta de una proteína de seda que es porosa y  permite “anclar” neuronas. El segundo material es un gel de colágeno que posibilita que los axones lo atraviesen, y de este modo establecer las sinapsis en cualquier dirección, creando de esta forma redes de neuronas similares a las que se encuentran en el tejido cerebral.

Esquema del soporte en el que se insertan las neuronas.

Esquema del soporte en el que se insertan las neuronas. Las neuronas de las ratas se colocan en el anillo de la rosquilla y el axón en el centro atraviesa el gel para crear sinapsis

Ofrecer un soporte en el que insertar neuronas que se mantengan vivas durante un tiempo no es suficiente para estudiar su funcionamiento. Para ello es necesario crear redes de neuronas estratificadas en capas. Estos biomateriales permiten simular el córtex mediante unas rosquillas que se enlazan creando anillos concéntricos a modos de capas corticales. En el hueco interior de estas rosquillas, los axones puedan establecer las sinapsis con las neuronas corticales adyacentes. La combinación de estos biomateriales crea así un ambiente apropiado para la formación de redes neuronales estables.

Este modelo en 3D  va a facilitar el estudio de las lesiones cerebrales, simulando directamente las lesiones y estudiando los cambios electroquímicos que se producen tanto en las neuronas dañadas como en la red que se había formado.

Más información en “Tuft Now


Pepsi o Coca-Cola. Aspectos epistémicos y éticos del neuromarketing

Todo comenzó con una pregunta trivial ¿Pepsi o Coca-Cola?.  En el año 2004 McCule (McClure et al. (2004). Neural correlates of behavioral preference for culturally familiar drinks. Neuron, 44, 379-389).publica un trabajo en el que se estudian los procesos cognitivos que están detrás de una decisión aparentemente tan simple como la elección entre dos refrescos. El trabajo se realizó sobre más de sesenta sujetos a los que se dividió en tres grupos. Al primer grupo se le da a elegir entre dos refrescos de marcas distintas y tienen que decidir cuál prefieren. A los sujetos de este grupo no se les ofrece ninguna indicación de la marca comercial de los dos conocidos refrescos. Al segundo grupo se le ofrecen dos refrescos idénticos, de la marca Coca-Cola y tan sólo en una de las muestras se indica la marca. En el tercer grupo la situación es idéntica a la del segundo, sólo que en este caso las muestras correspondían a la marca de refrescos Pepsi, y en una de las muestras sí aparecía el indicativo de la marca. Durante las catas a los sujetos se les tomaban datos de la actividad cerebral mediante resonancia magnética funciona (fMRI)

Los resultados de la prueba ya han pasado a la historia del marketing. En la prueba a ciegas la selección de los refrescos se decantaba levemente por encima del 50% hacia Pepsi. Sin embargo, cuando los sujetos conocían la marca, se producía un fuerte sesgos hacia Coca-Cola. Lo que muestra los datos recogidos por la fMRI es que en las catas a ciegas se activaba la zona ventromedial del lóbulo frontal, que es una zona que interviene en la toma de decisiones, mientras que en las catas con los indicativos de la marca de refrescos se activaban la corteza dorsolateral  prefrontal y el hipocampo, lo que sugiere que, en estos casos, en la decisión intervienen factores relacionados con la memoria y las vivencias asociadas a la marca que con los gustos sobre los refrescos. Evidentemente Pepsi debía de cambiar toda su estrategia de marketing.

La toma de decisiones no es un proceso meramente racional en el que no intervienen aspectos emocionales asociados a recuerdos más o menos conscientes de nuestras vivencias. Las agencias de publicidad conocen esto y las empresas dedican grandes cantidades de recursos a desarrollar estrategias de marketing que les permitan situarse en los mercados.

El uso de técnicas de imaginería cerebral para conocer los correlatos neuronales y los procesos cerebrales que aparecen involucrados en la toma de decisiones de los consumidores, es lo que se conoce como neuromarketing. En este sentido, el neuromarketing tiene los mismos objetivos que el marketing tradicional, esto es, comprender, explicar y predecir las conductas de grupos, individuos u organizaciones que sean relevantes para los estudios de mercado. Lo que añade el prefijo ‘neuro’ es el uso de técnicas experimentales y herramientas propias del campo de las neurociencias para obtener información sobre los procesos cerebrales de los consumidores, dejando a un lado la información subjetiva que manifiestan los sujetos cuando se les someten a las pruebas.

Los primeros trabajos en los que se vinculan las conductas y actitudes de los sujetos frente a la publicidad con la actividad cerebral aparecen publicados en 1984 ( Stewart, D.W. «Physiological measurement of advertising effect: an unfulfilled promise» Psychol. Market, 1, 43-48 y Weinstein et al. «Brain wave analysis in advertising research» Psychol. Market, 1, 83-96)

En 2002 se crea Brighthouse Institute for Thought Sciences, la primera compañía dedicada al neuromarketing asociada a la Emory University que, de forma un tan tanto polémica, proporcionaba investigadores y facilitaba el uso de fMRI. Es en octubre de ese mismo año cuando el profesor Ale Smits de la Eramus University of Rotterdam introduce el término “neuromarketing”. En la actualidad existen universidades que cuentan con departamento específicos de neuromarketing. El septiembre de 2003 la revista Forbes dedica su portada a un artículo firmado por Melanie Wells y el término se populariza. En 2012 se funda Neuromarketing Science & Business Association. (NMSBA) con sede en Holanda.

Las técnicas y herramientas para medir las respuestas cerebrales y fisiológicas en las pruebas que se realizan en neuromarketing son:

  • Encefalografía (EEG)
  • Resonancia Mágnetica Funcional (fMRI)Magnetoencefalografía (MEG)
  • Tomografía de Emisión de Positrones (PET)
  • Seguimiento ocular (Eye Tracking)
  • Respuesta galvánica de la piel
  • Electromiografía (EMG)
  • Ritmo cardíaco

Veamos cómo funciona. Mediante una técnica que se conoce como neuro-trace con la que, haciendo uso de EEG, Electromiografía y la respuesta galvánica de la piel, se intenta medir aspectos relacionados con el índice de respuesta emocional ante los anuncios y el índice de respuesta cognitiva o nivel de atención que el sujeto presta ante un anuncio, se analizaron distintas versiones del anuncio del televisor Sony Bravia.

El índice de respuesta emocional ante el anuncio muestra unos picos de atención que coinciden con la presentación en el anuncio de unos estímulos visuales. La rana cruzando la calle es un estímulo que provoca una “reacción positiva” y que va a desencadenar otros picos de atención hasta que aparece el segundo estímulo, el logotipo de la marca con el slogan del producto.

(fuente de las imágenes meuromarca)

Para comprobar la relación entre la presentación del primer estímulo visual y las respuestas emocionales, se presentó un segundo anuncio en el que se había suprimido al escena de la rana. Los resultados fueron una disminución de la reacción positiva inicial, pero también una disminución de la atención y de la respuesta emocional ante la aparición del segundo estímulo con el slogan y la marca del producto.En este caso, el neuromarketing ayuda a comprender los elementos de la campaña publicitaria que ayudan a que el anuncio sea más eficaz.

¿Hasta qué punto las empresas deben tomarse estos trabajos en serio? En 2012 la empresa Innerscope Research realizó una prueba a más de 1000 voluntarios a los que se les mostraban 40 tráiler de películas y se medía la frecuencia cardiaca, la respiración, el sudor, respuesta motoras y movimiento ocular. El objetivo era medir la respuesta emocional que generan el tráiler  y predecir los éxitos de taquilla de las películas. El resultado del trabajo estimaba que cuando la respuesta emocional de un tráiler estaba por debajo de un umbral-65 la recaudación en taquilla sería inferior a 10 millones de dólares el fin de semana del estreno; mientras que si la respuesta emocional era superior a 80, la taquilla ascendería a los 20 millones el primer fin de semana. Al parecer las empresas de Hollywood sí se han tomado muy en serio estos trabajos.

Si se piensa que el neuromarketing es algo más que el uso de técnicas para medir el impacto que la publicidad tiene sobre nuestro cerebro con vistas a aumentar las ventas de un producto, entonces sí es posible generar líneas de investigación que aporten conocimiento sobre los procesos cerebrales involucrados en la toma de decisiones y las formas de comportamiento de las sociedades contemporáneas. En el artículo «What is ‘neuromarketing’? A discussion and agenda for future research» (Nick Lee et al. 2007. Internationa Hournal of Psychophysiology 63, 199-204) se presentan una serie de direcciones de investigación relacionadas con el estudio de la confianza que los consumidores tienen ante las marcas. No sólo se trata de estudiar la fidelidad que los consumidores pueden tener ante una determinada marca de un producto comercial, se trataría de estudiar cuestiones tan  interesantes como la confianza que pueden ejercer organizaciones sociales, ONGs o partidos políticos. En el campo de la publicidad las ONG cada vez están presentes con campañas muy agresivas en determinadas épocas del año. También se puede estudiar la confianza que ejercen marcas políticas o si la confianza que se tiene en una organización se transmite a los representantes de esa organización.

Es interesante estudiar cómo surge la confianza. Si los procesos involucrados son los mismos ante una marca comercial que ante la presencia de un amigo o de un familiar. También, relacionado con el tema de la confianza y como un factor fundamental de la economía y de las transacciones sociales está el tema de la negociación. Los estudios con fMRI muestran que en procesos de negociación, aquellas personas que tienden a cooperar y al intercambio son personas que generar una alta actividad en áreas asociadas a la comprensión y la proyección de estados intencionales sobre los demás.

Estas investigaciones pueden proporcionar herramientas muy potentes a las empresas que se dedican al marketing y a la publicidad. Los estudios sobre el impacto que los precios tienen sobre el consumo y la conducta de los consumidores, o el estudio sobre cómo se procesa información numérica, pueden aportar información que sea útil para el conocimiento de los mecanismos involucrados en el tratamiento de información muy específica y incluso proteger a los consumidores sobre técnicas de manipulación en el etiquetado de los precios.

La investigación en neuromarketing podría aportar información muy valiosa para comprender conductas adictivas o las conductas que presentan los consumidores compulsivos.

ponencia sobre neuromarketing de Mónica Deza, Vicepresidenta de McCann WorldGroup para The Future of Advertising

Aspectos epistémicos y éticos del neuromarketing.

En 2007 UCLA presentó un trabajo (“This Is Your Brain on Politics” New York Times 11 de noviembre 2007 )en el que se analizaban las reaciones cerebrales de distintas personas ante las imágenes de candidatos presidenciales. Entre las conclusiones del trabajo, se destacaba, por ejemplo, que las mujeres no solían mostrar actividad ante partidos, pero sí ante candidatos individuales. También se puede saber las áreas que se activan ante una imagen de un político o cómo reaccionan hombres y mujeres ante una misma imagen o una determinada palabra (‘demócrata’ vs ‘republicano’). Esta información puede ser muy útil para los responsables de las campañas electorales.

Este trabajo fue muy cuestionado y generó una gran polémica no sólo por los aspectos éticos implicados, sino también por la metodología y el alcance de los trabajos presentados.

Las personas pueden razonablemente mostrar preocupación ante la posibilidad de que los estudios en neurociencias en general y en neuromarketing en particular, puedan poner en peligro su privacidad. Este estudio sugiere que es posible conocer las opiniones políticas o la intención de voto de las personas.

Emily R. Murphy (Murphy et al. 2008 «Neuroethics of neuromarketing» Journal of Consumer Behavior, 7: 293-302) es favorable al establecimiento de controles y límites en las investigaciones en neuromarketing. Estos controles tendrían como objetivo preservar a aquellos colectivos más vulnerables, personas con daños cerebrales o trastornos psíquicos, menores, o colectivos que por cualquier motivo deban ser protegidos legalmente, de prácticas que pongan en riesgo su privacidad. También habría que incluir en estos grupos a los sujetos que se presentan como voluntarios a las pruebas y test que realizan las empresas de neuromarketing. En la actualidad no existen protocolos de investigación que garanticen los derechos de los sujetos experimentales ni de lo que las empresas privadas hacen con la información que obtienen.

El artículo mencionado también generó una polémica de carácter epistemológico relacionada con la metodología y el uso de las técnicas empleadas en las investigaciones en neuromarketing.

Las empresas que financian las investigaciones en neuromarketing no proporcionan mucha información ni sobre la metodología empleada ni sobre los resultados obtenidos, de esta manera eluden los controles y protocolos establecidos en cualquier investigación. La publicidad y la presentación de las investigaciones a la comunidad científica es la única garantía de que los trabajos están sometidos a controles y a procesos habituales de falsación.

A la falta de control sobre lo que las empresas privadas realizan, se unen las críticas que algunas organizaciones de consumidores han realizado sobre el hecho de que las universidades pongan a disposición de empresas privadas sus recursos técnicos y académicos sin que esos trabajos se lleguen a hacer públicos.

Por otro lado, las empresas suelen presentar sus trabajos acompañados de mucho fuego artificial en sus páginas web y suelen utilizar procedimientos de marketing para anunciar sus servicios en lugar de atender a los protocolos de control científico. Suele ser habitual encontrar expresiones tan poco realistas como “medimos lo que los consumidores realmente sienten y piensan”.  Este tipo de procedimientos pueden generar desconfianza de la población ante los estudios en neurociencias y pueden minar la confianza que la comunidad científica tenga ante las neurociencias. Esta tendencia a simplificar y a presentar de forma simplona lo que son complejos procesos cerebrales puede ser el resultado de una tendencia o moda hacia la “folk neurosciencie”  (“neurociencia popular”)  (“Our brains, and how they’re not as simple as we think”. Vaughan Bell The Guardian Neuroscience. Sunday 3 March 2013) en la que se simplifican y se distorsionan los trabajos y resultados que se realizan en neurociencia.


Semana del conocimiento del cerebro

Desde hace ya diecisiete años se viene celebrando la “Semana del Conocimiento del Cerebro”. Se trata de una campaña global organizada por la Dana Alliance for Brain Initiatives and European Dana Alliance for the Brain, que tiene como objetivos difundir los progresos que se han realizado en la investigación del cerebro. En esta campaña colaboran universidades, agencias de investigación, hospitales y otras organizaciones que de manera muy diversa aúnan esfuerzos por difundir las investigaciones y avances que se producen en el conocimiento del cerebro.

Durante 2012 en Barcelona se celebrará  la  VIII Conferencia Bienal de la Federación Europea de Sociedades de Neurociencia(FENS) y en Granada, el Parque de las Ciencias en colaboración con Fundación de Neurociencias de Nueva York, acogerá la exposición  “Brain. The inside Story”.

El Parque de las Ciencias de Granada será así el primer centro europeo al que llegará la muestra que es el resultado de la colaboración entre el Museo Americano de Historia Natural (AMNH), el museo chino Guandong Science Center y el propio Parque de las Ciencias. La exposición traza un recorrido por el cerebro y su actividad y está estructurada en cinco áreas: ‘El cerebro que siente’; ‘El cerebro emocional’; ‘El cerebro pensante’; ‘El cerebro en desarrollo’ y ‘El cerebro del siglo XXI’.  Se trata de una exposición interactiva en la que los visitantes podrán medir su memoria o comprobar la influencia de las emociones al tomar decisiones.

El Parque de las Ciencias incluye entre sus actividades previstas para la celebración de la “Semana del Conocimiento del cerebro” un programa de actos desde el 9 al 18 de marzo de 2012 que se inaugura con la conferencia “Los engaños de la mente: cómo los trucos de magia desvelan el funcionamiento del cerebro” a cargo de  Susana Martínez-Conde Drta. Lab. Neurociencia Visual Barrow Neurological Institute. Phoenix. USA y Miguel Puga. “Mago Migue” Mago.

También, en colaboración con el Instituto Federico Oloriz de la Universidad de Granada y el Centro de Profesores de la Consejería de Educación, organiza  el “Curso de actualización científica: El cerebro”, que tiene como objetivo profundizar en la anatomía, fisiología y coordinación del cerebro.

El calendario internacional de actividades puede verse en Brain Awareness Week 


TS-19

En el último capítulo de la serie The Walking Dead, los protagonistas que van quedando consiguen llegar al Centro de Control y Prevención de Enfermedades. El centro está bajo la supervisión del doctor Edwin Jenner, que con la ayuda del sujeto experimental TS-19 intenta encontrar una cura a la enfermedad.

Cuando, tras una buena borrachera, los supervivientes demandan respuestas al doctor Jenner, este les muestra un video de una imagen del cerebro de TS-19 en el que se muestran las lesiones que sufre el sujeto tras haberse infectado, y como después de haber muerto el sujeto resucita, por poco tiempo gracias a la bala que le atraviesa el cráneo, y puede observarse de nuevo la actividad cerebral del nuevo zombi.

Actividad cerebral de TS-19

La conclusión del doctor Jenner es que la actividad cerebral está reducida al cerebelo, encargado de integrar funciones motoras y sensitivas muy básicas, y eso explicaría la falta de conciencia característica de los zombis (como vimos en la entrada anterior de este blog).

La verdad es que el doctor Jenner, probablemente por la falta de tiempo (hay que recordar que él remató al zombi), no pudo realizar un estudio más completo del sujeto TS-19. Por suerte, el Dr. Steven C. Scholzman del centro de Psychiatry at Harvard Medical School ha podido realizar estudios más completos a partir del análisis del cerebro de distintos sujetos experimentales, o de lo que quedaba de ellos.

Una característica peculiar de los zombis es su incapacidad para planificar conductas, de ahí que se pasen el día deambulando a la espera de alimento. Este comportamiento es debido a los daños que la infección ha provocado en su lóbulo frontal. Sin embargo, dado que disponen de cierta habilidad para percatarse de la presencia de seres vivos en su entorno, quizá las conexiones entre el lóbulo frontal y el tálamo no estén del todo dañadas.

Su deficiencia motora (son muy cansinos, pero por suerte bastante lentos y torpes) se debe a una disfunción del cerebelo y de los ganglios basales responsables estos últimos de controlar los movimientos automáticos.

La especial agresividad que muestran se debe a daños en la corteza anterior cingular. Esta zona regula las conexiones entre la amígdala y el lóbulo frontal, de ahí que el cerebro de un zombie esté dirigido fundamentalmente por la actividad de la amígdala y su comportamiento se limite a la satisfacción de emociones básicas, fundamentalmente comer. Su continuo deseo de comer está motivado por daños severos en el hipotálamo, lo que les provoca un “síndrome de déficit de recompensa”.

El diagnóstico del doctor Schlozman es Ataxic Neurodegenerative Satiety Deficiency Syndrome (ANSD)

Título que acredita mis conocimientos en zombilogía. Firmado por la Reina de Inglaterra

582002


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