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17 de Mayo de 2021
Tecnología médica

La traducción en texto de las señales cerebrales de la escritura a mano mediante una interfaz

Imaginar que se escribe activa el cerebro. Un nuevo programa traduce estas señales en letras. Personas con discapacidades podrían así escribir casi tan deprisa como antes.

La interfaz por implante cerebral Braingate [Braingate.Org].

«A mí me va por ahora muy bien, ¿y a ti?». Una frase banal que queda escrita enseguida con un teléfono o un teclado. A quienes no están en condiciones de escribir por sí mismos les cuesta mucho más: que aparezca en una pantalla les lleva alrededor de un minuto con una interfaz cerebro-ordenador (cuyo acrónimo en inglés es BCI). Ahora, una nueva BCI permite a las personas con parálisis escribir el doble de rápido que antes. El dispositivo mide con electrodos implantados la actividad cerebral que se produce cuando imaginan que escriben a mano. Un decodificador traduce entonces la señal cerebral en letras y cifras. Lo explican en Nature Francis Willett, de la Universidad Stanford, y sus colaboradores. Gracias a esta BCI, el sujeto con el que se efectuó el ensayo pudo escribir 90 signos por minuto, con una coincidencia con su propósito de un 84 por ciento. De esta forma, la BCI consiguió casi el mismo ritmo que personas del mismo grupo de edad, que teclean 115 signos por minuto en su teléfono.

El sujeto tenía 65 años de edad y, desde que un accidente le causó una lesión en la espina dorsal, estaba paralítico de cuello para abajo, con movimientos voluntarios muy limitados de las extremidades. A su mano derecha solo se le observaban micromovimientos. Para que pudiese utilizar la BCI se le implantaron electrodos en una zona del cerebro relacionada con los movimientos de las manos. El grupo de investigadores le pidió que se imaginara que escribía a mano frases que le dictaba una pantalla; mientras, los electrodos medían las señales eléctricas generadas. La BCI aprendió el alfabeto.

Cuanto más usaba la BCI el sujeto, tanto mejor se volvía el programa: con las frases precedentes calculaba la probabilidad de que una determinada letra fuera a ser la siguiente, y así su tasa de errores permanecía pequeña. Cuando el sujeto imaginaba sus propias frases, la BCI lograba escribir casi 74 signos por minuto, con una tasa de error del 8,5 por ciento. Durante las tandas de ensayos, que duraron varios días, el grupo tuvo que ir alimentando el algoritmo con nuevas frases de muestra para calibrarlo de nuevo. Era necesario, ya que las señales cerebrales medidas cambian un poco con el tiempo, bien por los mínimos movimientos de los electrodos, bien por los procesos del cerebro.

Los beneficios, ¿justifican la delicada intervención?

Las BCI ofrecen a personas que no pueden hablar o moverse nuevas posibilidades de comunicarse. Hasta ahora, los investigadores aprovechaban las señales que se generan cuando se imaginan movimientos básicos. La investigación demostró que tras muchos años de parálisis todavía se pueden suscitar los patrones de actividad con los que el cerebro gobierna esos movimientos. Las BCI comunes no utilizan para ello electrodos implantados, sino electroencefalogramas corrientes; la actividad cerebral la miden, pues, fuera del cráneo. Aunque ello solo crea una imagen grosera de la actividad del cerebro, basta para que el sujeto controle, por ejemplo, un cursor en una pantalla. La ventaja es que así no hace falta una intervención quirúrgica.

En experimentos anteriores con electrodos implantados, el equipo de Stanford logró que sus pacientes llegasen a escribir 40 signos por minuto. Los usuarios también tenían que imaginar movimientos, los de los brazos y manos cuando se escribe con un teclado. Movimientos pequeños y complejos, como los de escribir a mano, podrían usarse para una comunicación más rápida. Willet y sus colaboradores opinan que con la ayuda de su BCI se podrá escribir mucho más deprisa porque los patrones de señales del cerebro relacionados con las letras son muy diferentes. Por eso, el programa distingue los signos más fácilmente que, digamos, los movimientos rectos de un cursor.

La BCI podría abrir una nueva posibilidad de comunicarse para los pacientes con el síndrome de enclaustramiento. Quienes lo padecen no tienen ya la capacidad de controlar voluntariamente la gran mayoría de los músculos. Ocurre, por ejemplo, tras un accidente vascular en el tronco cerebral o como consecuencia de la esclerosis lateral amiotrófica.

No obstante, Willett y sus colaboradores dicen que su BCI no está lista todavía para un uso cotidiano. Antes de que se pueda aplicar el algoritmo en el día a día, ha de ofrecer resultados constantes, sin necesidad de ir recalibrándolo. El paso siguiente será ensayarlo con más sujetos. De ese modo se comprobará si funciona igual de bien con otras personas. A la vez, sigue abierta la cuestión de si las ventajas que ofrece esta técnica son suficientes como para justificar el implante de electrodos en el cerebro, observan Pavithra Rajeswaran y Amy Osborn en un comentario publicado también por Nature.

Esther Megbel

Referencia: «High-performance brain-to-text communication via handwriting», de Francis R. Willett, Donald T. Avansino, Leigh R. Hochberg, Jaimie M. Henderson y Krishna V. Shenoy, en Nature, volumen 593, páginas 249–254 (2021).

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