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martes, 18 de octubre de 2016

Investigaciones científicas en el comportamiento humano: La experiencia GIN en ESPOL.

Resumen.
El Grupo de Investigación en Neurociencia (GIN) en la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) muestra una experiencia de articulación de investigaciones científicas inter-facultades en lo concerniente al análisis del comportamiento del individuo, dividido en tres áreas iniciales:
      La primera, con la participación individual de docentes en el desarrollo de dispositivos para la asistencia a pacientes con problemas de congelamiento de la marcha. Todo esto sustentado con el análisis de imágenes cerebrales obtenidas por resonancia magnética.
      La segunda área de investigación, abarca temas de uso de señales eléctricas de Electro-Encefalografía (EEG) para el control de dispositivos o prótesis, proporcionadas por el cuerpo del individuo para determinar la intencionalidad del voluntario cuando éste se encuentra observando estímulos visuales con un rango de frecuencia detectable por el ojo humano.
      La tercera, relaciona a Mindfulness -presencia o atención plena-, un entrenamiento para lograr “estar atento” que permite tener una mayor concentración en la tarea que se realiza en ese momento.  Aclara la mente y focaliza la energía sin opción a divagaciones sobre el futuro o pasado y ayuda a eliminar el sentido de pertenencia o rechazo que opaca un estado de bienestar pleno.
GIN busca potenciar la sinergia de la cooperación inter e intra institucional mediante la construcción de un espacio de interacción más estructurado, definir líneas de trabajo conjuntas y crear procesos para el desarrollo de investigación científica, desde ESPOL. Estos esfuerzos sin duda contribuirán a su posicionamiento como referente nacional e internacional.
El documento expone el enfoque, líneas de trabajo y perspectiva del GIN y una muestra de coordinación efectiva de sus actividades para ampliar el impacto de incidencia nacional e internacional, en el área de especialización de Neurociencias en ESPOL.
Palabras clave: ESPOL. Desarrollo. Docencia. Investigación. Enfermedades neurodegenerativas. Mindfulness. Neurocientificos. Señales eléctricas. Comportamiento humano.


Tabla de contenido
1.     Antecedentes........................................................................................................................ 2
2.     Enfoque de trabajo.............................................................................................................. 2
3.     Objetivos................................................................................................................................ 3
4.     Líneas de trabajo................................................................................................................. 3
5.     Publicaciones....................................................................................................................... 5
6      Perspectiva........................................................................................................................... 8
7      Referencias Bibliográficas................................................................................................ 8




1.              Antecedentes

Actualmente en la ESPOL se ha venido trabajando en proyectos de investigación en el área de Neurociencias de forma independiente por diferentes grupos de investigación en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción FIMCP Facultad de Ingeniería Eléctrica FIEC, incluido la reciente iniciativa sobre mindfulness de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanísticas FCSH.
Es así que desde el 2012 en el Laboratorio de Neuroimagen y Bioingeniería de la FIMCP se iniciaron trabajos relacionados con enfermedades neurodegenerativas con énfasis en la enfermedad de Parkinson y sustitución de tejido óseo. Estos trabajos han sido dirigidos por el Dr. Francis Loayza.
Por su parte, el M.S.c. Victor Asanza de la FIEC trabaja en su proyecto doctoral en el procesamiento de señales de Electroencefalografía (EEG) y Electromiografía (EMG) desde 2014 con el objetivo de desarrollar algoritmos de activación y control de dispositivos periféricos para asistencia a diferentes enfermedades que presentan desórdenes de movimiento.
En la FCSH, M.S.c Mariela Méndez inició un experimento con estudiantes de nivel 100 para la intervención con mindfulness y yoga, generando luego una comunidad de practicantes libres, una materia optativa de la práctica así como la investigación de los resultados en la presencia plena de los grupos intervenidos semestre a semestre.
Con este marco de iniciativas el Grupo de Investigación en Neurociencia (GIN) permite la proyección de esta disciplina científica amplia en la ESPOL que procura ubicarla con sus resultados y colaboraciones en un referente a nivel nacional e internacional.

2.              Enfoque de trabajo

El GIN se compone de un equipo técnico de expertos en el área, que proporciona un espacio para el estudio científico en las líneas de trabajo trazadas desde ESPOL y en el marco de las áreas de conocimiento promovidas por el grupo, procura articular colaboraciones entre universidades del país y centros de investigación de prestigio internacional y con ello aumentar los indicadores de gestión de investigación en el campo y al desarrollo del bienestar en la comunidad.

Las áreas de neurociencias  y las subáreas de conocimiento  destacadas por GIN se detallan a continuación:

Tabla 1: Áreas de neurociencia
#
ÁREAS DE NEUROCIENCIA
1
Neuroanatomía
7
Neurolinguística
13
Neurodesarrollo
2
Neurofisiología
8
Neuropsicología
14
Neurociencia Afectiva
3
Neurociencia aplicada
9
Neuropsiquiatría
15
Neurociencia Social
4
Neurociencia Cognitiva
10
Neurotecnología
16
Psicofisilogogía o Psicología Fisiologica
5
Neurología Neurociencia Computacional
11
Psicofarmacología


6
Neuroeconomía
12
Neurocirugía



Tabla 2: Subáreas de conocimiento abordadas por GIN
#
Subáreas de Conocimiento
1
Bioingeniería
5
Inteligencia Computacional
2
Análisis y modelos matemáticos para  segmentación de imágenes médicas
6
Braining Computer Interface
3
Biomateriales aplicados al desarrollo de      implantes óseos
7
Diseño Electrónico de Hardware y Sistemas Embebidos
4
Diseño de exoesqueletos
8
Mindfulness
Fuente: Entrevistas a investigadores
Elaborado por: Coordinación GIN-ESPOL.


Esta clasificación se la realiza para poder categorizar los trabajos realizados por el GIN-ESPOL hasta el día de hoy lo que permite generar un diagnóstico y evaluación para la proyección de trabajos futuros .

3.              Objetivos

Grupo de Investigación en Neurociencia GIN, trata de fomentar la Investigación en el área de interés donde se espera que la ESPOL en el mediano plazo pueda convertirse en referente nacional e internacional.  Con ese fin, procurará:

      Robustecer este campo de investigación dentro de ESPOL y promover colaboraciones con los estudiantes de posgrado de las unidades académicas afines.
      Promover la conformación de la red de Neurociencia Nacional, teniendo a ESPOL como principal referente en el area.

      Promover la conformación del “Comité de Ética” en la ESPOL.
      Articular investigaciones interinstitucionales nacionales e internacionales.

4.              Líneas de trabajo

Las líneas de trabajo propuestas responden a la necesidad de un proceso integrador que incentive la investigación y genere sinergias en su desarrollo. Por ejemplo, la organización y participación en conferencias brinda la oportunidad de identificar y analizar las tendencias de propuestas y hallazgos en los temas de interés. Paralelamente, estos espacios permiten establecer vínculos con actores, productores y evaluadores de dichos planteamientos. Desde ambas perspectivas, se logra la posibilidad de acceder a individuos y entidades capaces de brindar apoyo técnico en los procesos de investigación que surjan.

Tabla 3: Líneas de trabajo propuestas por GIN

#
Líneas de Trabajo
1
Conferencias y talleres científicos.
2
Investigación
3
Cooperación Inter – Intra  Institucional
4
Difusión
5
Vinculación Estudiantil

Se espera articular el trabajo de GIN con otros centros de investigación nacionales e internacionales, así como la participación de organismos gubernamentales, a los que los datos reales y resultados pueden serles de utilidad y aplicación práctica.

4.1           Conferencias y talleres científicos
Con el GIN se pretende realizar foros y/o congresos en Neurociencia en el país liderados por la ESPOL, encuentros de expertos nacionales e internacionales en el tema, promoviendo con ello el intercambio de posturas y perspectivas entre diferentes actores en sus campos de acción. Además con ello se logra generar conocimiento desde ESPOL, como fuente de información, discusión de nuevos planteamientos o tendencias de trabajo y evaluación de resultados de investigaciones ya realizadas.
Para el primer trimestre de 2017 se tiene previsto el primer foro de neurociencias   nacional liderado por ESPOL en conjunto con el Ministerio Coordinadora de Talento Humano para lograr la consolidación la red de neurociencias a nivel nacional, adscrita a la REDU. Estos esfuerzos de integración buscan facilitar el acceso a la cooperación internacional.
4.2           Investigación
Entre los temas de investigación actuales de parte de quienes conforman el grupo se tiene:
      Enfermedad de Parkinson:
o      Estudio de la actividad del Núcleo Subtalámico (STN) como target quirúrgico en el tratamiento de problemas motores en la enfermedad de Parkinson.
o      Estudio de la predominancia de la disfunción motora unilateral en la enfermedad de Parkinson y la relación con la negligencia observada.
o      Desarrollo de dispositivos de estimulación periférica para asistencia a pacientes de Parkinson con problemas de congelamiento de la marcha.
o      Efectos fisiológicos de las lesiones en sustancia blanca en pacientes con enfermedad de Parkinson.
      Otros problemas neurológicos
o      Desarrollo de implantes craneomaxilofaciales usando técnicas de análisis de imagen e impresión 3D como sustituto óseo.
o      Desarrollo de un exoesqueleto para como asistente a pacientes con discapacidad motora en extremidades inferiores.
      Investigaciones sobre el uso de señales eléctricas de Electro-Encefalografía (EEG) para el control de dispositivos o prótesis, proporcionadas por el cuerpo del individuo y que pueden ser medidas en el cuero cabelludo para determinar la intencionalidad del voluntario cuando éste se encuentra observando estímulos visuales con un rango de frecuencia detectable por el ojo humano.
El desarrollo de tecnologías para rehabilitación de pacientes con discapacidad motora, en particular para aquellos que no tienen la capacidad para controlar sus movimientos por enfermedades, tales como lesiones en la columna vertebral, parálisis cerebral infantil, accidentes cerebro-vasculares o espasticidad muscular, podría ser factible a través de la medición de señales bioeléctricas EEG y EMG que los pacientes generan y que permitirían determinar la intencionalidad del paciente. Sin embargo, dada la susceptibilidad de estas señales al ruido que generan los métodos de medición, se han propuesto algunas metodologías de preprocesamiento y clusterización de esas señales.
    La tercera área de investigación relaciona a Mindfulness -presencia o atención plena-, un entrenamiento para lograr “estar atento” que permite tener una mayor concentración en la tarea que se realiza en ese momento.  Aclara la mente y focaliza la energía sin opción a divagaciones sobre el futuro o pasado y eliminando el sentido de pertenencia o rechazo que opaca un estado de bienestar pleno. 
En el 2014 se realizó un experimento con más de 300 estudiantes de nivel 100 de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanísticas en que se los dividió en grupos aleatorios de igual cantidad, donde dos de los grupos contaron con intervención y el 3ro actuó como referente. En el 2016 se empezó el estudio comparativo de los resultados de evaluación de presencia plena en los grupos de practicantes libres de comunidad mindfulness y de la materia de presencia mental.
4.3           Cooperación Inter e Intra Institucional
Se espera crear acuerdos con organismos públicos y privados, universidades y centros de investigación, internos o externos, que participen de procesos similares y con líneas de trabajo comunes. GIN formado como grupo en ESPOL, tendrá mayor facilidad de relacionarse con otros centros de investigación  para el desarrollo de  trabajos  conjuntos así como para ofrecer su contingente de colaboración  como contraparte local/nacional en experimentos de administración/ ejecución interinstitucional .
4.4           Difusión
GIN apunta a compartir con la comunidad politécnica y externa a ella, los avances realizados en los diferentes procesos, así como noticias relacionadas a estos procesos y opiniones de expertos internacionales que permitan promover una cultura de información y análisis desde las bases.
La difusión de trabajos de GIN se fortalecerá con el uso de redes sociales, espacios en páginas web de ESPOL y otros medios de comunicación masiva.
4.5           Vinculación Estudiantil
Se plantean vacantes de investigación para la realización de prácticas científicas y realizar eventos institucionales con los clubes estudiantiles que incursionen en las áreas de interés estipuladas.  Además que los estudiantes de pregrado o postgrado opten por la modalidad de tesis para su graduación con ello se logra una mayor producción científica.

5.     Publicaciones

5.1  Realizadas

Al momento se listan 14 publicaciones en el área, que se han clasificado en los 17 tipos mencionados en la sección 2.1.
Como se puede observar, los trabajos se han centrado en las áreas de: 2: Neurofisiología  4: Neurociencia Cognitiva  y 5: Neurología Neurociencia Computacional.   Otras han sido abordadas como  6: Neuroeconomía , 8: Neuropsicologia y 10: Neurotecnología





#
LISTA DE PUBLICACIONES/ÁREAS DE LA NEUROCIENCIA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

ID Inv
1

 X

X
X












F
MA Fernández-Seara, M Aznárez-Sanado, E Mengual, FR Loayza, ...
Neuroimage 47 (4), 1797-1808
2

 X

X
 X












F
MA Fernández-Seara, E Mengual, M Vidorreta, M Aznárez-Sanado, ...
Neuroimage 59 (3), 2743-2750
3

 X

 X
 X


 X









F
M AznárezSanado, MA FernándezSeara, FR Loayza, MA Pastor
Journal of Magnetic Resonance Imaging 37 (3), 619-631
4

 X

X
 X












F
FR Loayza, MA Fernández-Seara, M Aznárez-Sanado, MA Pastor
Neuroimage 55 (2), 635-643
5

 X

 X
 X
 X











F
J Goñi, M Aznárez-Sanado, G Arrondo, M Fernández-Seara, FR Loayza, ...
PloS one 6 (3), e17408
6

 X

 X
X


 X









F
EO Luis, G Arrondo, M Vidorreta, M Martínez, F Loayza, ...
PloS one 10 (7), e0131536
7

 X

 X
 X












F
M Martínez, F Villagra, F Loayza, M Vidorreta, G Arrondo, E Luis, J Dı, ...
IEEE transactions on medical imaging 33 (5), 1044-1053
8

 X

X
X
 X











F
G Arrondo, M Aznárez-Sanado, MA Fernández-Seara, J Goñi, FR Loayza, ...
European Neuropsychopharmacology 25 (6), 817-827
9

 X

X
X












F
J Buendia, FR Loayza, EO Luis, M Celorrio, MA Pastor, B Hontanilla
Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery 69 (3), 417-426
10

X

X
X












F
M Fernandez-Seara, M Aznarez-Sanado, F Loayza, F Villagra, M Pastor
JOURNAL OF CEREBRAL BLOOD FLOW AND METABOLISM 29, S570-S572
11

 X

 X
X












F
O Chancay, T Haro, M Yapur, R Alvarado, M Pastor, F Loayza
Revista Tecnológica-ESPOL 28 (5)
12

 X


X




 X







F
G Argüello, D Vaca, R Santibáñez, F Loayza
Ingenius 13
13
 EEG Occipital Signals clusterization using K-means algorithm

X


 X




X







V
Victor Asanza, Kerly Ochoa, Christian Sacarelo, Carlos Salazar, Carmen Vaca, Francis Loayza and Enrique Peláez
 IEEE ETCM 2016 (Congreso ESPOL este Octubre 2016)
14
 An assesment of a mindfulness intervention with business students.







X









M
Méndez Mariela, Guerrero Klelia.
  IETC International Educational Technology Conferece 2017  (Congreso en  Harvard University)
 Tabla 4: Publicaciones realizadas bajo denominación de ESPOL por los integrantes hasta agosto 2016
5.2  En ejecución
Se listan 6 trabajos en proceso que se encuentran clasificadas en el area 3: Neurociencia aplicada 5: Neurología Neurociencia Computacional y 10: Neurotecnología  principalmente.
#
Lista de proyectos en ejecución / ÁREAS DE LA NEUROCIENCIA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

ID.
Inv.
1
Diseño y elaboración de implantes craneofaciales.

 X
X

X




X

X





F
2
Sistema de estimulación periférica para pacientes con enfermedad de Parkinson

X
X

X




X







F
3
Desarrollo de un exoesqueleto robótico para asistencia a niños con discapacidad en extremidades inferiores


X

X




X







F
4
El rol del Núcleo Subtalámico en la enfermedad de Parkinson
X



X


X



X





F
5
El control de la inhibición en la enfermedad de Parkinson
X



X












F
6
 An assesment of a mindfulness intervention with bussiness students: regular program







x









M
Tabla 5: Publicaciones  y estudios en proceso de ejecución.



6                  Perspectiva

Por el momento, el grupo GIN ha podido avanzar en investigaciones indexadas producto de diferentes estudios relacionados en Neurociencia[1] y  se espera la incorporación de otras actividades y científicos relacionados, con el fin de que la red en Neurociencia se  fortalezca para ampliar el impacto de sus resultados en consecuencia a su compromiso con la sociedad. 

7               Referencias Bibliográficas



J. Buendia, F. Loayza, E. Luis, M. Celorrio, M. Pastor, B. Hontanilla. (2016). Functional and anatomical basis for brain plasticity in facial palsy rehabilitation using the masseteric nerve, Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery 69 (3), 417-426.

Mariela Méndez & Klelia Guerrero. (2016). Fiscalidad internacional y desarrollo como tema de vinculación entre universidad y comunidad: La experiencia GIFID en ESPOL. . Compartiendo: Finanzas y más, 1, 7. 2016, De La experiencia GIFID en ESPOL Base de datos.

E. Luis, G. Arrondo, M. Vidorreta, M. Martínez, F. Loayza. (2015). Successful working memory processes and cerebellum in an elderly sample: a neuropsychological and fMRI study, PloS one 10 (7), e0131536.

G. Romero, C. Salazar, V. Asanza. (2015). Desarrollo de un prototipo de Sistema Hidrometereológiico, , Revista Tecnológica ESPOL 28.5




G. Arrondo, M. Aznárez-Sanado, M. Fernández-Seara, J. Goñi, F. Loayza. (2015). Dopaminergic modulation of the trade-off between probability and time in economic decision-making, European Neuropsychopharmacology 25 (6), 817-827.


Mariela Méndez & Klelia Guerrero. (2014). An assesment of a mindfulness intervention with business students, de International Educational Technology Conference Sitio web: http://www.iet-c.net/paper_list

M. Martínez, F. Villagra, .F Loayza, M. Vidorreta, G. Arrondo, E Luis, J. Dı. (2014). MRI-compatible device for examining brain activation related to stepping, IEEE transactions on medical imaging 33 (5), 1044-1053.

María A. Fernández-Seara, Elisa Mengual, Marta Vidorreta, Maite Aznárez-Sanado, Francis R. Loayza, Federico Villagra, Jaione Irigoyen, María A. Pastor. (2012). Cortical hypoperfusion in Parkinson's disease assessed using arterial spin labeled perfusion MRI, Neuroimage 59 (3), 2743-2750.

Maite Aznárez-Sanado PhD, Maria A. Fernández-Seara PhD, Francis R. Loayza PhD, Maria A. Pastor MD, PhD. (2012). Functional asymmetries in early learning during right, left, and bimanual performance in righthanded subjects, Journal of Magnetic Resonance Imaging 37 (3), 619-631.

Francis R. Loayza, María A. Fernández-Seara, Maite Aznárez-Sanado, María A. Pastor. (2011). Right parietal dominance in spatial egocentric discrimination, Neuroimage 55 (2), 635-643.

Joaquín Goñi, Maite Aznárez-Sanado, Gonzalo Arrondo, María Fernández-Seara, Francis R. Loayza, Franz H. Heukamp, María A. Pastor. (2011). The neural substrate and functional integration of uncertainty in decision making: an information theory approach, PloS one 6 (3), e17408.


M. Fernández-Seara, M. Aznarez-Sanado, F. Loayza, F. Villagra, M. Pastor.(2009). Hypoperfusion in Parkinson's disease assessed by arterial spin labeling perfusion MRI, Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism 29, S570-S572.


María A. Fernández-Seara, Maite Aznárez-Sanado, Elisa Mengual, Francis R. Loayza .(2009). Continuous performance of a novel motor sequence leads to highly correlated striatal and hippocampal perfusion increases Neuroimage 47 (4), 1797-1808.

ESPOL. (2009). Prioridades de Investigación ESPOL 2010-2020. Investigación y Desarrollo, N°16.













[1] Estudios de Parkinson, señales EEG, Mindfulness.

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