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.
● 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.
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.
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.
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 .
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.
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 Aznárez‐Sanado, MA
Fernández‐Seara, 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
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anatomical basis for brain plasticity in facial palsy rehabilitation using the
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performance of a novel motor sequence leads to highly correlated striatal and
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