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DARPA financia la investigación del Cerebro-estímulo para apresurar el aprendizaje
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El Defense Advanced Research Projects Agency está trabajando con siete universidades de los E.E.U.U. y elementos de la fuerza aérea y del ejército en la investigación que intenta estimular el cerebro de una manera no invasor de acelerar el aprendizaje.
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DARPA anunció el entrenamiento apuntado de Neuroplasticity, o TNT, el programa el pasado marzo, y el trabajo ahora ha comenzado por el esfuerzo para descubrir el más seguro y la mayoría de los modos eficaces activar un proceso natural llamado “plasticidad sináptica.”
La plasticidad es la capacidad del cerebro de fortalecer o de debilitar sus conexiones de los nervios para adaptarse a los cambios en el ambiente. Para el program manager Doug Weber de TNT, tal plasticidad está sobre el aprendizaje.
“Estamos hablando de plasticidad de los nervios, o cómo las neuronas, que son las unidades de trabajo en el cerebro, cómo sus cambios de función en un cierto plazo como entrenamos en nuevas habilidades,” él dijo durante una entrevista reciente con noticias del DoD.
Entrenamiento apuntado de Neuroplasticity
La investigación de TNT se centra en una clase específica de aprender la formación de capacidades cognoscitiva llamada. La gente utiliza habilidades cognoscitivas para hacer cosas como la atención de la paga, información de proceso, para hacer varias cosas inmediatamente, para detectar y para entender modelos, para recordar instrucciones, para organizar la información y mucho más.
Los investigadores de TNT intentarán identificar los mecanismos fisiológicos que pudieron permitir que aumenten el aprendizaje natural eléctricamente estimulando los nervios periféricos -- los que conectan las neuronas en el cerebro y la médula espinal con los órganos, la piel y los músculos -- para hacer el cerebro más adaptante durante los puntos claves en el proceso de aprendizaje, según un aviso de DARPA sobre TNT.
“Los mecanismos que son la base de este aumento no se entienden bien,” Weber dijo, “solamente creemos que el neurostimulation impulsa el lanzamiento de neurotransmisores tales como acetilcolina, la noradrenalina y otras que desempeñan un papel en la modulación de los procesos cognoscitivos relacionados con el aprendizaje.”
No hay probablemente “bala de plata,” él añadió, “pero bastante hay procesos múltiples implicados. Así, una meta fundamental de TNT es tomar el pelo aparte los diversos mecanismos para entender los vínculos entre el neurostimulation, el lanzamiento del neurotransmisor, y los cambios resultantes en plasticidad.”
Para activar los nervios periféricos, los investigadores compararán el estímulo eléctrico no invasor a través de la piel con una forma invasor de estímulo -- usando un dispositivo implantado -- para ver cuál es más eficaz.
Pero Weber prevé un dispositivo que pueda promover plasticidad usando electricidad para estimular los nervios periféricos a través de la piel, DARPA dice.
El programa está comenzando con la ciencia básica de la plasticidad del cerebro y concluirá, si la investigación es acertada, con ensayos humanos en voluntarios sanos.
Plasticidad de comprensión
Por la mitad TNT primer, los investigadores trabajarán en la determinación de los mecanismos de los nervios que son la base de cómo plasticidad del cerebro de las influencias del estímulo del nervio. También intentarán descubrir los indicadores fisiológicos que el estímulo de la demostración está trabajando, e identifica y minimiza los efectos secundarios, eventualmente, del estímulo del nervio, DARPA dicen.
Por la mitad el programa en segundo lugar, los investigadores utilizarán tecnología del neurostimulation en diferentes tipos de ejercicios de formación de medir mejoras en el índice y el grado del aprendizaje.
Al mismo tiempo, algunos de los equipos de investigación trabajarán con los analistas de inteligencia militar y los especialistas del idioma extranjero para entender cómo ahora entrenan, así que la plataforma de TNT se puede ajustar para cubrir sus necesidades.
Con sociedades con el laboratorio de investigación de la fuerza aérea, la 711a ala del funcionamiento humano de la fuerza aérea de los E.E.U.U. y el instituto de investigación del ejército de la medicina ambiental, por ejemplo, un equipo de investigación en la universidad de estado de Arizona en Tempe evaluará el estímulo de TNT con dos grupos de voluntarios -- una inteligencia que estudia, la vigilancia y el reconocimiento, y otra puntería y toma de decisión practicantes, DARPA dice.
Weber dijo que el programa de TNT ha trabajado de empezando por investigadores del centro de la Universidad de Maryland para los estudios avanzados de la lengua, un centro de investigación universidad-afiliado del DoD.
“Hemos intentado aprender de ellos… los acercamientos que toman [y] los factores lo consideran cuando son de diseño y refinadores de protocolos de entrenamiento,” añadieron.
Misiones de la seguridad nacional
DARPA se está acercando al estudio de la plasticidad sináptica de varios ángulos para determinar si hay maneras seguras y responsables de aumentar el aprendizaje y de acelerar el entrenamiento para las habilidades relevantes a las misiones de la seguridad nacional, Weber dijo, el adición de que el programa de TNT ayudará a compensar números de disminución de personales en cada uno servicio militar.
“La fuerza es ya pequeña o cada vez más pequeña, y tenemos todos estos diversos trabajos que necesiten ser realizados y menos personas para hacerlos,” él dijimos. “Todos estos trabajos son misión crítica por derecho propio, tan teniendo una fuerza que sea más adaptante hacer frente a esos desafíos siempre cambiantes vaya a ser absolutamente crítica.”
Weber observó que muchas clases de dispositivos en el mercado ahora están diseñadas para estimular el cerebro y los nervios periféricos.
“Usted puede ir en línea ahora y para la compra $50 un dispositivo que demanda estimular su cerebro para hacer toda clase de cosas,” él dijo.
Tales compañías, él dijo, “hacer la tecnología disponible sin cualquier garantía que es segura o aún de manera efectiva. Pienso tanto como [TNT es] haciendo un servicio mucho más noble centrándose en la ciencia subyacente conocemos tan algo sobre la capacidad que estamos creando.”
Equipos de DARPA TNT
Los equipos siguientes están explorando diversos aspectos de usar el estímulo para activar plasticidad:
-- Un equipo de la universidad de estado de Arizona está apuntando el estímulo del nervio de trigeminal para promover plasticidad sináptica en los sistemas sensoriomotores y visuales del cerebro. Con el laboratorio de investigación de la fuerza aérea, la 711a ala del funcionamiento humano de la fuerza aérea, y el instituto de investigación del ejército de la medicina ambiental el equipo evaluará protocolos del estímulo de TNT con un grupo que estudia inteligencia, vigilancia y reconocimiento y otra puntería y toma de decisión practicantes.
-- Un equipo de Wright State University-Ohio identificará los marcadores epigenéticos del neuroplasticity y de indicadores de la respuesta de una persona al estímulo vagal del nervio, o VNS. Con el AFRL y los 711 HPW el equipo también trabajará con los aprendices voluntarios del analista de inteligencia que estudian el reconocimiento del objeto y de la amenaza para determinar el impacto en el entrenamiento de VNS no invasor.
-- Focos de un equipo de Johns Hopkins Universidad-Maryland en las regiones del cerebro implicadas en discurso y la audiencia para entender los efectos de la plasticidad sobre el aprendizaje de idiomas. El equipo comparará la eficacia de invasor contra VNS no invasor, probando la capacidad de los voluntarios de discriminar fonemas -- sonidos que distinguen una palabra de otra -- aprenda las palabras y la gramática, y produzca los sonidos únicos usados en algunos idiomas extranjeros.
-- Una universidad del equipo de la Florida está identificando qué cerebro activan los caminos de los nervios VNS. El equipo también conducirá estudios del comportamiento en ratas para determinar el impacto de VNS en la opinión, la función ejecutiva, la toma de decisión y la navegación espacial.
-- Otra universidad del equipo de la Florida combinará proyección de imagen y optogenetics fluorescentes para probar el contorno de los nervios que conecta centros en el cerebro profundo con las regiones de la toma de decisión en la corteza prefrontal, y optimiza parámetros de VNS en este conjunto de circuitos.
-- Un equipo de la Universidad de Maryland está estudiando el impacto de VNS en el aprendizaje de idioma extranjero. Utilizarán electroencefalografía para examinar los efectos de VNS sobre la función de los nervios durante la opinión de discurso, el vocabulario y el entrenamiento de la gramática.
-- Una universidad del equipo de Tejas-Dallas está identificando parámetros del estímulo para maximizar plasticidad, y está comparando los efectos de invasor contra el estímulo no invasor en gente con zumbido mientras que realizan tareas de aprendizaje complejas tales como adquisición de un idioma extranjero.
-- Una universidad del equipo de Wisconsin está utilizando proyección de imagen óptica avanzada, la electrofisiología y técnicas de detección neuroqu3imicas en los modelos animales para medir la influencia del estímulo del nervio vagal y de trigeminal en el impulso de actividad neuromodulatory de la neurona en el cerebro.