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1 de Junio de 2019
Neurotecnología

La máquina que lee las intenciones

Una nueva generación de interfaces neuronales puede deducir lo que una persona quiere.

MARK ROSS

En síntesis

Las interfaces cerebro-máquina pueden enviar señales a circuitos neuronales y recibirlas.

Los dispositivos actuales tienden a funcionar de manera imprecisa o con lentitud.

Una nueva investigación implanta las interfaces en aquellas áreas del cerebro que formulan las intenciones de moverse de una persona, con lo que se consigue una técnica más versátil para los pacientes con lesiones medulares.

Se me pone la piel de gallina cada vez que lo veo: un voluntario paralítico sentado en una silla de ruedas controla un ordenador o una extremidad robótica solo con sus pensamientos. Es la demostración de una interfaz cerebro-máquina (ICM) en acción.

Ese logro ocurrió en mi laboratorio en 2013, cuando Erik Sorto, herido de bala cuando tenía 21 años, se valió tan solo de sus pensamientos para beber una cerveza sin ayuda de nadie por primera vez desde hacía más de diez años. La interfaz envió un mensaje neural desde un área cortical de alto nivel, y un apéndice electromecánico cogió una botella y la llevó a los labios de Sorto para que pudiera tomar un sorbo. Había transcurrido más de un año desde que se le implantaron en el cerebro unos electrodos que controlan las señales neurales de los pensamientos que dan lugar a las acciones motoras. Junto con mis colaboradores observamos con asombro cómo completaba esta tarea engañosamente simple que, en realidad, es de una intrincada complejidad.

Al presenciar semejante hazaña, de inmediato surge la cuestión de cómo puede controlarse una prótesis mecánica solo con el pensamiento. A diario movemos las extremidades sin pensar, acciones que cualquier ICM compleja debería llevar a cabo sin dificultad. Sin embargo, durante décadas los neurocientíficos han intentado descodificar las señales neuronales que inician los movimientos para alargar el brazo y asir un objeto. El escaso éxito en la identificación de dichas señales ha espoleado la búsqueda de nuevos métodos para interpretar la cacofonía de la actividad eléctrica que resuena mientras los 86.000 millones de neuronas del cerebro se comunican entre sí. Ahora, una nueva generación de interfaces alimenta la esperanza de crear una unión perfecta entre cerebro y prótesis al intervenir con gran precisión en las regiones neuronales que formulan acciones, ya sea el objetivo asir una taza o dar un paso.

Del cerebro al robot

Existen dos tipos principales de interfaces: unas envían mensajes al cerebro (ICM de «escritura») y las otras los reciben (ICM de «lectura»). Las primeras suelen emplear la estimulación eléctrica para transmitir una señal al tejido neural y ya se utilizan con éxito en diversas aplicaciones clínicas: las prótesis cocleares estimulan el nervio auditivo y permiten que los sujetos sordos oigan; con la estimulación cerebral profunda de los ganglios basales, un área que controla la actividad motora, se tratan trastornos como la enfermedad de Parkinson y el temblor hereditario; también están realizándose ensayos clínicos para aliviar ciertas formas de ceguera con dispositivos que estimulan la retina.

Las ICM de «lectura», por el contrario, registran la actividad neuronal, pero aún se encuentran en fase de desarrollo. Antes de que la próxima generación de esta tecnología llegue a los pacientes, han de abordarse los desafíos únicos que plantea la lectura de señales neuronales. No obstante, ya existen métodos algo menos refinados. El electroencefalograma (EEG) registra la actividad promedio de una sección de varios centímetros de tejido cerebral, que contiene millones de células, aunque no capta la actividad de las distintas neuronas de un circuito. Por otra parte, la resonancia magnética funcional (RMf) es una técnica indirecta que mide el aumento del flujo sanguíneo en una región que está activa. Permite generar imágenes de áreas más reducidas que el EEG, pero su resolución continúa siendo baja. Los cambios en el flujo sanguíneo se producen despacio, de modo que la resonancia magnética no puede distinguir variaciones rápidas de la actividad cerebral.

Para superar estas limitaciones, lo ideal sería registrar la actividad de las neuronas por separado. Observando la variación en la velocidad de descarga de un gran número de neuronas se obtendría la imagen más completa de lo que ocurre en una región específica del cerebro. En los últimos años, los implantes de matrices de electrodos han empezado a posibilitar este tipo de registro. Los dispositivos que se emplean en la actualidad son superficies planas de cuatro por cuatro milímetros que contienen hasta 100 electrodos. Cada uno de ellos mide entre 1 y 1,5 milímetros de largo. La matriz completa, que se asemeja a un lecho de clavos, puede registrar la actividad de entre 100 y 200 neuronas.

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