Knowing Neurons
¿Sabías que…?CulturaNeurociencia-ficciónTecnologías neurocientíficas

La neurociencia detrás del universo de “Star Wars”

Artículo original: The neuroscience of star wars,  Joel Frohlich y Kate Fehlhaber

Traducido por Ángela Conejo-Zamora

~~~

Por primera vez en más de una década, una nueva película del universo “Star Wars” está por estrenarse, y si eres como el equipo de Knowing Neurons, ¡tu núcleo accumbens está liberando dopamina tan rápido como puede! Pero, ¿qué has dicho? ¿Que los sables de luz, los destructores estelares y la Fuerza no tienen nada que ver con las neuronas, los potenciales de acción y las ondas cerebrales? Ah… Encuentro perturbadora tu falta de fe.

¡Atención! Habrán espóilers de los Episodios I – VI, pero no de la película nueva de J.J. Abrams.

HanCarbonite

Nuestro viaje comienza en la cámara de congelación de carbono en Bespin. Para nuestra desgracia, el pirata espacial y héroe reticente Han Solo ha sido congelado en carbonita por el malvado Darth Vader, caudillo de los Sith. Aunque sigue vivo, Han persiste en un estado de animación suspendida hasta que es rescatado en la próxima película. ¿La carbonita sí existe de verdad? ¿Podríamos congelar a Harrison Ford en la vida real?

El sufijo químico – ita indica un anión formado con oxígeno. En el caso de la carbonita, esto se referiría al ion CO2 2- . Al ser una partícula cargada, la carbonita no sería estable como sustancia pura. Más bien, tendría que disolverse en algún solvente o unirse a otro ion para formar una sal. Pero no teman, futuros caudillos de los Sith. La misma hazaña malvada de congelar al capitán Solo podría lograrse con nitrógeno líquido. El nitrógeno, que compone el 80% del aire, se condensa y queda líquido a -320° F, o -195.6° C. En nuestro universo, el nitrógeno líquido se utiliza para la criónica, el proceso de preservar los organismos vivos a temperaturas extremadamente frías.

Debido a que las bajas temperaturas detienen las reacciones químicas que descomponen el cuerpo después de la muerte, una persona moribunda teóricamente podría preservar su cuerpo indefinidamente. El cuerpo puede ser descongelado en un futuro lejano después de que la medicina encuentre una cura para el paciente. De hecho, ¡la criónica ya se ha desarrollado por la industria privada! Debido a los gastos de congelar un cuerpo entero durante décadas (o siglos), muchas personas optan por tener solo sus cabezas congeladas. Esto preserva el cerebro y todas sus ricas conexiones sinápticas que codifican no solo la memoria, sino posiblemente la personalidad compleja del individuo. Un desafío importante de la criónica es garantizar que no se formen cristales de hielo durante o después del proceso de congelación, pues romperían las membranas celulares. Si bien ningún ser humano ha sido revivido después de la congelación criogénica, los peces dorados congelados en nitrógeno líquido se han «devuelto a la vida» sin esfuerzo.

Entonces, ¿sobreviviría el capitán Solo al proceso de congelación? No se sabe con certeza. Pero como con cualquier experimento científico, necesitaríamos de la inferencia estadística para aprender más. En El imperio contraataca, Darth Vader congela a Han a manera de prueba para ver si Luke Skywalker puede ser congelado vivo con éxito y llevado ante el Emperador. Puede que Darth Vader sea un gran caudillo de los Sith, pero no un gran científico (no, ¡por favor no me asfixien con la Fuerza!). Congelar a Han es realmente un estudio de caso que solo demuestra que es posible sobrevivir a la congelación de carbono, pero sin decir nada sobre la probabilidad de supervivencia. Sería posible que el caso de Han fuese excepcional.

LukeHand

Más adelante, cerca del final de El imperio contraataca, Luke pierde su mano en un duelo de sables de luz con Darth Vader. Gracias a la cibernética, al poco tiempo recibe una mano protésica de aspecto perfectamente natural, y ¡que controla con su mente! También vemos en las precuelas que el padre de Luke tiene muchas extremidades protésicas. En la época en que se filmó El imperio contraataca, las prótesis funcionales eran pura ciencia ficción. Pero hoy, gracias a las maravillas de la ingeniería biomédica, las prótesis son una realidad. El año pasado, Les Baugh se convirtió en la primer persona con una amputación bilateral de brazos en controlar sus prótesis modulares con solo pensar en los movimientos. Esta notable hazaña ingenieril de un equipo de investigadores de John Hopkins ha llegado aún más lejos, ya que el equipo colaboró con DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EE.UU.) para construir el «Brazo de Luke» oficialmente llamado «DEKA Arm System». Este brazo aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (FDA, por sus siglas en inglés) puede realizar movimientos aún más realistas y complicados, lo que con suerte mejoraría la calidad de vida de los amputados.

Entonces, ¿cómo pueden los pensamientos operar máquinas? Las señales eléctricas del cerebro son interpretadas por una computadora usando una interfaz cerebro-computadora (o BCI, por sus siglas en inglés). Estas computadoras reciben señales cerebrales, las analizan, y las convierten en instrucciones que mandan a un dispositivo de salida, como un brazo robótico. Estudios recientes han encontrado que los monos, cuyas señales cerebrales se analizan pasivamente a través del cuero cabelludo utilizando una tecnología llamada electroencefalografía, pueden aceptar fácilmente los brazos mecánicos como suyos, usándolos para agarrar alimentos y comer. En un futuro no muy lejano, las BCI también podrían recibir retroalimentación sensorial, enviando información del brazo al cerebro. Esto le daría al usuario un sentido de propiocepción, así como del tacto, lo que permitiría velocidades de reacción más rápidas y una interacción más diestra con el mundo exterior.

star-wars-episode-i-phantom-menace-jedi-mindfulness-meditation

En La guerra de las galaxias, la película original del universo “Star Wars”, Darth Vader le advierte a la tripulación de la Estrella de la Muerte que la tecnología es “insignificante frente al poder de la Fuerza”. Si bien la Fuerza es un concepto ficticio, algunas prácticas de los Jedi, incluida la meditación, son reales. Durante su furioso duelo de sables de luz con Darth Maul en La amenaza fantasma, el maestro Jedi Qui-Gon Jinn se toma un descanso para meditar pacíficamente mientras un campo de energía cae entre los dos oponentes. ¿Cómo afecta la meditación al cerebro? ¿Qué beneficios tiene para los procesos cognitivos como la atención?

Los practicantes Zen, que tienen una amplia experiencia con la meditación, muestran poderosas oscilaciones alfa en las grabaciones electroencefalográficas. La onda cerebral alfa, con una frecuencia de 8 a 12 ciclos por segundo, se observa durante la relajación tranquila, especialmente sobre las regiones visuales del cerebro cuando los ojos están cerrados. En las personas sin experiencia meditando, las oscilaciones alfa se interrumpen por estímulos distractores, como los ruidos fuertes. Los meditadores experimentados, sin embargo, muestran oscilaciones alfa que son relativamente estables frente a los estímulos distractores. Además, la amplitud y la extensión espacial de las oscilaciones alfa sobre el cuero cabelludo son mayores en los meditadores Zen experimentados.

Pero si uno se sienta a varios metros de distancia de un peligroso caudillo de los Sith, ¿por qué sería preferible desatender el entorno a estar en un estado de hipervigilancia? Resulta que los individuos sin experiencia meditando muestran cada vez menos perturbación de las oscilaciones alfa a medida que el estímulo distractor se repite, un fenómeno conocido como habituación, lo que sugiere una menor percepción del entorno.

Por el contrario, los individuos meditadores experimentados no se habitúan, mostrando una perturbación leve de las oscilaciones alfa cada vez que se repite el estímulo. Parece que la meditación permite tanto la reflexión introspectiva como la percepción ininterrumpida del entorno, un equilibrio que puede describirse como un entrelazamiento entre el yo y el entorno.

Si bien el universo de «Star Wars» a menudo se describe como una fantasía espacial, es divertido considerar qué elementos se basan en la ciencia real. Cuando El despertar de la Fuerza se estrene este fin de semana, ¡miremos si podemos identificar los aspectos de la película que tienen que ver con el cerebro y la medicina! ¡Tomemos nuestras palomitas de maíz, consigamos nuestro toque de dopamina y que la Fuerza nos acompañe!

~~~

Escrito por Joel Frohlich y Kate Fehlhaber
Ilustrado por Jooyeun Lee 
Imágenes adaptadas por StarWars.Wikia
Traducido por Ángela Conejo

~~~

Referencias

The Neuroscience of Star Wars Knowing Neurons

Buzsaki, Gyorgy. Rhythms of the Brain. Oxford University Press; 2006.

Resnik, L., Klinger, S. L., & Etter, K. (2014). The DEKA Arm: its features, functionality, and evolution during the Veterans Affairs Study to optimize the DEKA Arm. Prosthetics and Orthotics International, 38(6), 492–504. http://doi.org/10.1177/0309364613506913
Images from StarWars.Wikia and made by Jooyeun Lee.

Authors

  • Joel Frohlich

    Joel Frohlich es un postdoctorado que estudia la consciencia en el laboratorio de Martin Monti en UCLA. Está interesado en utilizar la actividad cerebral registrada con la electroencefalografía para inferir cuándo una persona está consciente. Joel obtuvo su doctorado de UCLA en el 2018 estudiando marcadores electroencefalográficos de trastornos del neurodesarrollo en el laboratorio de Shafali Jeste. También puede visitar el blog de Joel: Conciencia, autoorganización y neurociencia en Psychology Today. Para

  • Kate Fehlhaber

    Kate se graduó del Scripps College en el 2009 y obtuvó una licenciatura en Neurociencias, completando el programa celular y molecular con honores. Durante su licenciatura, estudió la plasticidad a largo plazo en modelos de la enfermedad de Parkinson en un laboratorio de neurobiología en la Universidad de California, Los Angeles (UCLA). Ella continuó esta investigación como Mánejadora de laboratorio hasta entrar en el programa doctoral de la Universidad del Sur de California (USC) en el 2012, para luego transferirse a UCLA en el 2013. Ella completo su doctorado en el 2017, y enfoco su investigación en poder comprender la comunicación entre las neuronas de los ojos. Kate fundó Knowing Neurons en el 2011, y su pasión por la comunicación científica creativa ha seguido creciendo.

Joel Frohlich

Joel Frohlich es un postdoctorado que estudia la consciencia en el laboratorio de Martin Monti en UCLA. Está interesado en utilizar la actividad cerebral registrada con la electroencefalografía para inferir cuándo una persona está consciente. Joel obtuvo su doctorado de UCLA en el 2018 estudiando marcadores electroencefalográficos de trastornos del neurodesarrollo en el laboratorio de Shafali Jeste. También puede visitar el blog de Joel: Conciencia, autoorganización y neurociencia en Psychology Today. Para