En un descubrimiento que suena como ciencia ficción, los investigadores han demostrado que los cerebros humanos emiten destellos de luz que pueden pasar por el cráneo. Estas señales son tan pequeñas y débiles que son un millón de veces más tenue de lo que podemos ver, pero una nueva investigación muestra que podrían llevar pistas importantes sobre la función cerebral.
En un estudio publicado en escasezCientíficos de la Universidad de Algoma y la Universidad Wilfrid Laurier en Ontario, junto con colaboradores de la Universidad de Tufts en Massachusetts, se propusieron comprender si las emisiones de fotones ultra, o UPES, podrían usarse para rastrear los estados mentales. Sus hallazgos abren la puerta a una nueva forma de monitorear la actividad cerebral.
¿Qué es la luz cerebral?
Los UPES son pequeñas cantidades de luz emitidas por los tejidos vivos, algo sobre lo que los investigadores han conocido durante décadas. Descrito por primera vez en 1923, estos débiles brillos se producen cuando las moléculas excitadas regresan a un estado de reposo, a menudo como un subproducto de procesos metabólicos como el uso de energía y el estrés oxidativo. Mientras que todas las partes del cuerpo emiten algunos UPES, el cerebro emite más que la mayoría debido a su intensa actividad y concentración densa de moléculas sensibles a la luz.
Hasta hace poco, este fenómeno era más una curiosidad que una herramienta práctica. Pero eso está empezando a cambiar. Los científicos han descubierto que UPES parece cambiar con los cambios en nuestro estado mental, fluctuando con ciclos de sueño-vigilia, niveles hormonales, incluso esfuerzo cognitivo. Las longitudes de onda de esta luz también pueden variar con la edad y la salud del cerebro. Los investigadores ahora sospechan que UPES no solo puede ser subproductos de la actividad cerebral, sino que en realidad podrían desempeñar un papel en cómo se comunican las células.
A pesar del creciente interés, UPES rara vez se ha utilizado en la práctica debido a lo difíciles que son detectar. La luz es increíblemente débil y se ahoga fácilmente por otras señales, por lo que no estaba claro si podría medirse de manera confiable o usarse para inferir algo significativo sobre la función cerebral.
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Midiendo el brillo del cerebro
Para descubrirlo, el equipo de investigación reclutó a 20 adultos sanos y los colocó en una habitación completamente oscura. Utilizando fotodetectores sensibles llamados tubos fotomultiplicadores, midieron las emisiones de luz provenientes de dos regiones de la cabeza: la parte posterior, donde el cerebro procesa la información visual y los lados, que manejan el sonido. Además, los participantes usaban EEG (electroencefalografía) tapas para rastrear la actividad eléctrica de su cerebro.
Más de 10 minutos, se les pidió a los participantes que cierren y abrieran los ojos y escuchen sonidos simples, las tareas que se sabe que afectan los ritmos cerebrales. Los investigadores encontraron que los UPES no solo eran estáticos aleatorios. Las emisiones siguieron patrones lentos y rítmicos y cambiaron de manera predecible durante diferentes tareas. Por ejemplo, UPES cambió notablemente cuando las personas abrieron o cerraron los ojos, alineándose con cambios bien conocidos en la actividad de las olas cerebrales.
Es importante destacar que estas emisiones de luz no fueron influenciadas por ningún estímulo externo; Eran señales completamente naturales y pasivas provenientes del cerebro en sí.
Nueva tecnología para medir la actividad cerebral
La idea de usar UPES para monitorear el cerebro tiene una ventaja intrigante sobre las herramientas de imágenes actuales. Los escaneos PET, las fMRI e incluso la espectroscopía de infrarrojo cercano (FNIR) implican aplicar energía al cerebro, lo que en algunos casos puede influir en la misma actividad que los investigadores están tratando de estudiar.
En contraste, herramientas como EEG y Magnetoencefalografía (MEG) registran pasivamente señales eléctricas o magnéticas sin afectar el cerebro. UPES podría ofrecer una alternativa similar y basada en la luz.
Si bien los hallazgos son prometedores, los investigadores enfatizan que esto es solo el comienzo. Se necesitarán detectores y filtros más sensibles para separar diferentes longitudes de onda de la luz cerebral. Finalmente, el aprendizaje automático podría ayudar a interpretar estos patrones e incluso detectar signos de trastornos cerebrales.
Por ahora, es un recordatorio notable: nuestros cerebros no solo piensan, ellos brillan.
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Después de haber trabajado como asistente de investigación biomédica en laboratorios en tres países, Jenny se destaca por traducir conceptos científicos complejos, que van desde avances médicos y descubrimientos farmacológicos hasta lo último en nutrición, hasta contenido atractivo y accesible. Sus intereses se extienden a temas como la evolución humana, la psicología y las historias de animales extravagantes. Cuando no esté inmersa en un libro científico popular, la encontrarás capturando olas o navegar por la isla de Vancouver en su longboard.