Neuronas y aprendizaje | Diego Gutnisky | TEDxRiodelaPlata

Summary

El video ofrece una visión fascinante sobre la flexibilidad del cerebro y el aprendizaje. Un neurocientífico explora cómo el cerebro humano y los animales aprenden, y cómo la actividad neuronal cambia físicamente al aprender algo nuevo. Presenta la tecnología de microscopio de dos fotones, que ha permitido estudiar estos cambios neuronales. A través de un experimento con ratones, se demuestra cómo los ratones pueden aprender a detectar objetos con sus bigotes y cómo la actividad neuronal se organiza a medida que aprenden. Además, se aborda la posibilidad de modificar artificialmente la actividad neuronal para que los animales ya conozcan realizar una tarea al ser presentados por primera vez. Finalmente, se menciona la aplicación de estos conocimientos en la realidad, con implantes neuronales que permiten a pacientes parapléjicos controlar brazos robóticos con su cerebro, destacando la capacidad del cerebro para adaptarse y aprender nuevas habilidades.

Takeaways

• 🧠 La capacidad de aprendizaje es una característica inherente del cerebro, el cual es el dispositivo más complejo y inteligente conocido.
• 📈 El cerebro cambia físicamente a medida que aprendemos, generando nuevas conexiones entre las células nerviosas.
• 🔬 La neurociencia ha avanzado gracias a tecnologías como la microscopio de dos fotones, lo que permite estudiar la actividad neuronal con precisión.
• 🐭 Los experimentos con ratones demuestran cómo el aprendizaje es una tarea cooperativa a nivel neuronal y cómo las células se especializan en tareas específicas.
• 🤔 A pesar de la flexibilidad del cerebro, existe una estructura inherente que limita la capacidad de cambio de algunas funciones neuronales.
• 🧐 El aprendizaje requiere de la cooperación de múltiples neuronas, lo que hace que el proceso sea robusto y menos dependiente de neuronas individuales.
• 🎓 La neurociencia también está explorando la posibilidad de modificar artificialmente la actividad neuronal para que los animales ya sepan realizar una tarea al ser presentados por primera vez.
• 📊 La experimentación ha demostrado que un único neurona puede ser entrenado para aumentar su actividad hasta un nivel objetivo, recibiendo una recompensa al alcanzarlo.
• 🏆 El éxito en el aprendizaje se ve influenciado por la retroalimentación sobre el estado y la realización de objetivos, similar al proceso de aprendizaje humano.
• 🤖 La flexibilidad del cerebro permite el aprendizaje de nuevas habilidades, incluida la posibilidad de controlar extensiones corporales, como brazos robóticos.
• 🚀 La implantación de dispositivos en el cerebro de pacientes paraplégicos ha permitido el control de brazos robóticos, mostrando la capacidad del cerebro para adaptarse y aprender.
• 🌟 El aprendizaje es una experiencia enriquecedora y accesible en cualquier etapa de la vida, siempre que se mantenga la curiosidad y el deseo de crecer.

Q & A

¿Qué áreas de estudio le interesaron al orador antes de dedicarse a las neurociencias?

El orador estuvo interesado en la ingeniería electrónica y, en particular, en la inteligencia artificial y cómo crear máquinas inteligentes que puedan aprender por sí solas. Luego, su interés se desvió hacia cómo los humanos y los animales aprenden.

¿Cómo describe el orador el cerebro humano en términos de su complejidad?

El orador describe el cerebro humano como el dispositivo más complejo e inteligente que conocemos, compuesto por 80 mil millones de neuronas, cada una de las cuales recibe en promedio hasta 10,000 conexiones de otras neuronas.

¿Cómo cambia físicamente el cerebro humano cuando aprendemos algo nuevo?

Cuando aprendemos algo nuevo, el cerebro cambia físicamente generando nuevas conexiones entre las neuronas. Algunas de estas conexiones se fortalecen o se debilitan a medida que aprendemos.

¿Qué tecnología les permitió a los neurocientíficos medir la actividad neuronal con mayor precisión y seguir la misma neurona a lo largo del proceso de aprendizaje?

La tecnología llamada microscopio de dos fotones les permitió medir la actividad neuronal con mayor precisión y seguir la misma neurona a lo largo del proceso de aprendizaje.

¿Cómo usan los neurocientíficos la microscopio de dos fotones para estudiar la actividad neuronal?

Los neurocientíficos utilizan la microscopio de dos fotones para seguir las mismas neuronas durante semanas, lo que les permite estudiar qué sucede en el cerebro cuando aprende algo nuevo.

¿Qué animales se utilizaron en el experimento para estudiar cómo aprenden y cómo cambian las neuronas a medida que aprenden?

En el experimento se utilizaron ratones, que se enseñaron a detectar la posición de un objeto usando sus bigotes, mientras se medía su actividad neuronal para observar los cambios a medida que aprendían.

¿Cómo se les enseñó a los ratones para que usaran su lengua para comunicar si habían detectado el objeto o no?

Se les enseñó a los ratones a utilizar su lengua de la siguiente manera: si el objeto estaba cerca de su cara, tenían que estirar su lengua, y si estaba lejos, debían mantenerla adentro.

¿Qué se aprendió del experimento con los ratones sobre cómo es el aprendizaje a nivel neuronal?

Se aprendió que el aprendizaje es una tarea cooperativa a nivel neuronal que requiere que muchos neuronas hagan exactamente lo mismo. Esto hace que el aprendizaje sea robusto y no tan dependiente de neuronas individuales.

¿Cómo se podría aplicar el conocimiento adquirido para modificar artificialmente la actividad neuronal de un ratón para que sepa realizar una tarea antes de ser presentada?

Aunque es un desafío ambicioso, los neurocientíficos están trabajando en la posibilidad de modificar artificialmente la actividad neuronal de un ratón de tal manera que, cuando se les presente una tarea, ya sepa cómo realizarla.

¿Qué descubrieron los neurocientíficos sobre la flexibilidad del aprendizaje neuronal y sus límites?

Descubrieron que, aunque el aprendizaje es muy flexible y las neuronas cambian a medida que aprendemos, esta flexibilidad tiene límites. Existe una estructura incorporada en el cerebro que, a veces, no puede cambiar.

¿Cómo se relaciona el aprendizaje de una neurona individual con el aprendizaje humano en términos de recibir información de retroalimentación y recompensa?

El aprendizaje de una neurona individual se relaciona con el aprendizaje humano en el sentido de que se les da información de retroalimentación sobre su estado, se les indica cuánto están lejos del objetivo y se les recompensa cuando logran el éxito.

¿Qué implicancias tiene el gran flexibilidad del cerebro humano para el aprendizaje y la integración de herramientas o extensiones corporales?

El gran flexibilidad del cerebro humano implica que podemos aprender a usar una amplia variedad de herramientas, casi como si fueran extensiones de nuestro cuerpo. Por ejemplo, si sabes tocar la guitarra, es porque en tu cerebro hay circuitos que conocen los movimientos que los dedos deben realizar para tocar cada nota.

¿Qué avances se están experimentando en la integración de implantes neuronales en pacientes paraplegicos para controlar brazos robóticos con su cerebro?

Los implantes neuronales están siendo desarrollados y utilizados en pacientes paraplegicos para permitirles controlar brazos robóticos con su propio cerebro, lo que les da independencia. Estos implantes miden la actividad de algunas neuronas, decodifican esa información y controlan las articulaciones de los brazos robóticos.