Sondas en el cerebro ayudan a personas paralizadas a comunicarse

El cerebro funciona con señales eléctricas. Las computadoras también mueven cargas eléctricas para procesar información. Entonces, ¿por qué el cerebro no debería comunicarse directamente con la computadora en el futuro, sin pasar por un teclado o la palabra hablada?

Este es precisamente el objetivo de Neuralink. La empresa de tecnología estadounidense de Elon Musk quiere avanzar en el desarrollo de las llamadas «interfaces cerebro-computadora». Las células nerviosas del cerebro, las neuronas, deberían poder comunicarse directamente con las computadoras en el futuro. El «enlace» a la computadora son electrodos implantados en el cerebro. La promesa publicitaria de la empresa tiene un estilo americano: con la neurotecnología se podrían mejorar las capacidades humanas, y con ella nuestra sociedad y el mundo entero.

Este verano, ZDF publicó un informe sobre las visiones de Neuralink bajo el hashtag «Utopía». El tono del informe parecía más una distopía, o al menos puede leerse como tal. En el futuro, las «sondas» en el cerebro «obtendrían una imagen bastante completa de lo que sucede en el cerebro», dice un ingeniero de Neuralink.

Y agregó que una vez que suficientes personas tengan estos implantes en sus cerebros, podrán conectarse a través de un servidor en la nube. ¿Está «lo escandaloso presentado de la manera más inofensiva posible» aquí, como resumió el periodista de ZDF la investigación en Neuralink? Para responder a la pregunta, vale la pena echar un vistazo al estado actual de la investigación.

¿Cómo funciona una interfaz cerebro-computadora?

Por ahora, la investigación en ambas universidades y Neuralink se trata de pacientes. Se trata de personas que han perdido la capacidad de comunicarse, ya sea por un derrame cerebral o por un deterioro progresivo del sistema nervioso, la llamada enfermedad neurodegenerativa. Cientos de miles de personas en todo el mundo padecen este tipo de enfermedades. Actualmente, unos 35 pacientes intentan interactuar con su entorno a través de una interfaz cerebro-computadora.

Uno de estos pacientes vive en Alemania. Debido a una enfermedad nerviosa progresiva, el hombre de 37 años ya no puede mover ni un solo músculo de su cuerpo. «Síndrome de enclaustramiento completo» es lo que los médicos llaman a esta condición. El paciente está atrapado en su cuerpo. Ni siquiera puede comunicarse con un guiño.

Usando una interfaz cerebro-computadora, el paciente ahora puede comunicarse nuevamente con su esposa e hijo pequeño. Así lo informaron los investigadores del Centro Wyss de Ginebra en marzo de este año en la revista «Nature Communications». ¿Cómo interactúas con otras personas a través de una interfaz cerebro-computadora?

Primero, el hombre tenía que encontrar un lenguaje que la computadora pudiera entender. No fue fácil. La computadora tardó tres meses en recibir una señal del cerebro del paciente por primera vez. Luego, la computadora podía leer dos estados diferentes de actividad de la actividad cerebral del paciente: un «sí» y un «no».

El algoritmo de la computadora necesita ser recalibrado diariamente

En realidad, el paciente habría tenido un total de 128 electrodos que los médicos le habían implantado en el centro de control motor del cerebro. Pero el paciente trabaja principalmente con los mismos 2 o 4 electrodos que pueden captar la actividad de unas 4 o 5 células cerebrales. Nadie sabe lo que el paciente tuvo que hacer o más bien pensar para activar el electrodo.

Incluso después de que el paciente haya encontrado una forma de comunicarse con la computadora, todavía necesita mucha paciencia todos los días. Porque «sí» y «no» no parecen iguales en su cerebro todos los días. El algoritmo de la computadora debe recalibrarse diariamente para reconocer correctamente la señal. Actualmente, esto no es posible de forma automática, es decir, sin la presencia de los científicos. Es como si la computadora tuviera que aprender un nuevo dialecto todos los días.

Los investigadores esperan que este proceso de calibración pueda volverse más fácil para otros pacientes si hubiera una «ventana» más grande en el cerebro del paciente en el futuro. Esto significa más electrodos que también pueden capturar más actividad cerebral. Un grupo de investigación de la Universidad de California en Berkeley ha demostrado que esto podría ser posible.

Implantaron electrodos justo debajo de las meninges en el cerebro de un paciente. Los investigadores lograron identificar no solo 2, sino 50 estados de actividad diferentes del cerebro. Este fue un gran avance para el paciente que no había podido hablar durante más de 15 años debido a un derrame cerebral. Adquirió un vocabulario de 50 palabras. Aquí, también, el algoritmo de la computadora tuvo que ser entrenado. Pero después de eso, según los investigadores, el algoritmo identificó las palabras de forma relativamente fiable durante varios días.

Neuralink desarrolla electrodos

Estos electrodos aún no se pueden implantar de forma permanente en el cerebro de los pacientes. Faltan datos sobre la seguridad de este implante a largo plazo. Neuralink quiere eliminar estos problemas de seguridad lo más rápido posible. Los científicos asumen que Neuralink trabaja con cientos de animales de laboratorio.

También en Ginebra, los científicos están desarrollando nuevas soluciones técnicas junto con socios en los Países Bajos, Austria y Alemania: implantes que interactúan de forma inalámbrica con la computadora. Esto eliminaría la herida abierta en la cabeza, que con los implantes anteriores tuvo que ser tratada médicamente una y otra vez. El cuero cabelludo y las meninges quedarían completamente cerrados sobre el implante.

Los científicos ahora han usado un implante de este tipo en un animal de prueba: una oveja. Según los científicos, funciona de forma fiable y segura. Presentarán los resultados del estudio por primera vez en noviembre en la conferencia de la Sociedad de Neurociencia. Es un primer paso hacia interfaces cerebro-computadora que los pacientes pueden usar en casa.

Una vez resueltos estos problemas técnicos, surge otro reto: la comunicación del ordenador al cerebro. Porque el cerebro humano está diseñado para mejorar constantemente su actividad. Se basa en la retroalimentación del entorno. En otras palabras, el cerebro necesita recompensas o dejará de funcionar.

Las células nerviosas necesitan retroalimentación

Esto se puede ilustrar anecdóticamente con el paciente en el Centro Wyss. Durante meses, los investigadores no pudieron captar una señal estable. El avance se produjo solo cuando el paciente recibió información acústica sobre el tipo y la intensidad de la actividad cerebral medida.

Una de las preguntas neurocientíficas importantes en el desarrollo de interfaces cerebro-computadora es el diseño de estos procesos de retroalimentación. Es concebible que esto tenga lugar directamente en el cerebro, por ejemplo, en las regiones responsables de la percepción o del procesamiento de las recompensas. Los investigadores están trabajando actualmente en cómo podrían ser estos sistemas de circuito cerrado.

Los científicos adoptan una visión pragmática de la investigación en Neuralink

Hasta ahora, las interfaces cerebro-computadora no han sido perfectas. Todavía queda un largo camino por recorrer antes de que sean utilizados por personas sanas, que es la visión de Neuralink. Y una vez que se han resuelto los problemas técnicos y neurocientíficos, probablemente esté el mayor obstáculo: la psique humana.

Porque es cuestionable si las personas sanas algún día estarán entusiasmadas con un neuroimplante. Por un lado, existe un riesgo considerable de infección asociado a una operación en el cerebro. Por otro lado, meses de entrenamiento son mucho trabajo si solo se pueden enviar palabras individuales a una computadora al final.

Así que parece que nuestros pensamientos seguirán siendo libres en un futuro cercano y no podrán ser extraídos de nuestro cerebro en contra de nuestra voluntad. Porque incluso si algún día se puede medir lo que está pasando en el cerebro, lo que significa esta actividad en el ser humano individual, probablemente seguirá siendo un misterio durante mucho tiempo.

Los científicos adoptan una visión pragmática del compromiso de Neuralink. «Con Neuralink, nuestro trabajo también llama la atención del público», dice el neurocientífico Jonas Zimmermann, que trabaja en el desarrollo de interfaces cerebro-computadora en el Centro Wyss de Ginebra. Por un lado esto es bueno, por otro lado también alberga ciertos riesgos. Porque si el trabajo de Neuralink atrae una atención negativa, esto puede dañar toda la rama de investigación.