ANTES DEL PARTIDO inaugural de la Copa Mundial de 2014 en São Paulo, Juliano Pinto, un joven brasileño parapléjico, fue llevado a las bandas usando un exoesqueleto. Arriba de su cabeza había una capucha que monitoreaba sus ondas cerebrales y enviaba la información a una computadora, la cual traducía las señales y las transmitía a la estructura metálica atada a su cuerpo. Mientras la multitud de 50 000 personas miraba, el pie de Pinto se movió rápidamente, y un balón de fútbol se deslizó por una rampa inclinada.
No fue exactamente un estruendoso tiro de Pelé al fondo de la red, pero la patada de todos modos resonó alrededor del mundo, lo cual emocionó a Miguel Nicolelis, quien supervisa al equipo que trabajó en la tecnología. Nicolelis está cansado de los usuales escalones graduales que marcan la labor científica. “No creo en eso”, dice él. “Por ello es que hice lo de la Copa Mundial; quería demostrar que la gente puede caminar de nuevo”.
La tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) es una manera de reparar el daño severo hecho al puente mente-cuerpo por lesión o enfermedad. Es una ciencia médica todavía en gran medida en las fases experimentales, pero los pacientes de infarto del bulbo raquídeo, lesiones de la médula espinal, la enfermedad de Lou Gehrig (esclerosis lateral amiotrófica) y demás ahora participan en pruebas que, esperan los neuroinvestigadores, los harán capaces de comunicarse y moverse de nuevo algún día.
Nicolelis trabaja con ocho pacientes paralizados, incluido Pinto, y la mayoría de ellos ha recuperado algún grado de movilidad y sensaciones táctiles. Pero lograr acciones pequeñas mientras se está encerrado en un exoesqueleto enorme difícilmente es suficiente para conformar al hombre o la mujer biónicos con que sueñan los neurocientíficos.
La meta es regresar el control total del cuerpo a un paciente. El problema es que el cerebro es notoriamente difícil de leer. Cada vez que su cerebro manda una señal a su cuerpo, cada neurona individual emite gran cantidad de pulsos; se puede oír un “pop, pop, pop” en dispositivos usados para medir las ondas cerebrales. Si usted trata de hacer que su mano se mueva a la derecha, el cerebro podría disparar 10 veces. Pero sólo uno de ellos significa “mover mano a la derecha”. El resto es sólo ruido que necesita ser descartado.
La manera de hacer eso, piensan los neurocientíficos, es tener un electrodo —un conductor eléctrico— que monitoree la actividad cerebral medida en longitudes de onda, con tanta exactitud como sea posible. Como un comienzo, John Donoghue, fundador del departamento de neurociencia en la Universidad Brown, quien trabaja con un equipo internacional de investigadores en un proyecto llamado BrainGate, desarrolló un chip más pequeño que un centavo y tan delgado como un cabello. Conteniendo alrededor de 100 electrodos, el chip se implanta en la corteza motora, donde sus electrodos captan los pulsos eléctricos de las neuronas cercanas y los transmiten a través de cables a una computadora, la cual los descifra y le dice a un objeto externo —un cursor de computadora o un brazo robótico— que se mueva. El paciente piensa: Mueve la pierna robótica; la computadora lo hace.
Pero hasta ahora, eso es todo lo que puede hacer el sistema. Los pacientes paralizados con chips implantados no están a punto de levantarse de sus sillas de ruedas, tampoco aquellos sin habla verán restaurada su comunicación dentro de pocos años. Ello se debe a que estos pacientes experimentales tienen 100 electrodos implantados, leyendo alrededor de la misma cantidad de neuronas, mientras que el cerebro tiene decenas de miles de millones de neuronas. Donoghue cree que si los miembros del equipo pueden descifrar una manera de registrar cada célula en el cerebro, teóricamente podrían reconstruirlo en su totalidad en la computadora. Entonces podrían “reconectar el cerebro de vuelta al cuerpo para que puedan mover de nuevo sus propios cuerpos”.
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada en Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés) de EE. UU. trabaja en lo que probablemente sea el intento más fuerte de vencer las limitaciones de la tecnología BCI actual. En enero, la agencia gubernamental dijo que ofrecería financiamiento a investigadores que trabajaran en “un sistema de interfaz neural capaz de registrar más de un millón de neuronas”. Donoghue dice que no cree que haya una solución fácil, pero también espera que la DARPA le demuestre lo contrario.
CIENTÍFICO LOCO: El neurocientífico brasileño Miguel Nicolelis muestra un exoesqueleto robótico. Nicolelis supervisó la creación e la tecnología, la cual podría cambiarle la vida a los parapléjicos. Foto: Paulo Whitaker/Reuters.
Tratar de descifrar lo que las neuronas están haciendo no es nuevo, tampoco los implantes cerebrales. Por más de una década, se han usado chips, por ejemplo, en pruebas clínicas para tratar fallos neurales provocados por enfermedades como el Parkinson y la epilepsia. Hace un año y medio, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. aprobó un dispositivo llamado NeuroPace como una especie de desfibrilador para neuronas. Cuando una neurona falla, el chip programado previamente le envía un pulso electrónico como una manera de hacer corto circuito en la actividad convulsiva epiléptica.
Pero hay otro aspecto del chip NeuroPace que podría ayudar a quienes diseñan interfaces cerebro-computadora para ayudar a los paralizados: el dispositivo registra la actividad cerebral de un paciente, lo descarga a una computadora y lo envía a los médicos de la persona. Eso no sólo ayuda al médico de un paciente a descifrar cómo ajustar el chip para ayudar a los pacientes de epilepsia, dice Dennis Spencer, neurocirujano de la Escuela de Medicina de Yale; también le da al médico datos más precisos sobre lo que está pasando mientras la red de neuronas del cerebro trabaja, o no.
Un sistema similar de retroalimentación es clave para que tengan éxito las interfaces cerebro-computadora, dice Leigh Hochberg, neurólogo de BrainGate y profesor en la Universidad Brown. La idea es generar “un proceso iterativo para obtener retroalimentación y cambiar el software para que una persona pueda tener un uso intuitivo de su propia mano”.
Luego está la posibilidad de que los cerebros humanos interactúen a través de una computadora para que las ondas cerebrales de una persona sana puedan complementar las de una persona paralizada y ayudarle a recuperar el control muscular. El equipo de Nicolelis ya lo ha intentado en animales; en un estudio, conectaron cerebros de monos a través de implantes para probar esa tesis. Su equipo descubrió que, cuando se los conectó, dos (y tres) simios aprendieron cómo controlar un cursor de computadora más rápido que un solo mono.
Nicolelis probablemente nunca va a conectar directamente dos cerebros humanos, pero el experimento del mono le dio una idea que podría ayudar con el problema de iteración de Hochberg. Su laboratorio está a punto de comenzar un proyecto en el que la actividad de onda del cerebro de un paciente paralizado será medida a través de una capucha y transmitida a una computadora. Un especialista en rehabilitación trabajando en su propia computadora, conectada a la máquina del paciente, guiará al paciente a través de ejercicios: por ejemplo, mover un cursor en una pantalla. Nicolelis dice que él piensa que esto ayudaría a un paciente a recuperar el control físico más rápido y mejor.
En abril de 2016, un informe en la revista Nature describió uno de los últimos éxitos en BCI: Ian Burkhart, paralizado del cuello para abajo después de un accidente de natación, tuvo una manga ajustada a su antebrazo que él controla a través de un chip implantado en su cerebro. Burkhart, de 24 años, puede hacer movimientos con su mano con un buen grado de precisión, según reportes noticiosos, como servir un vaso de agua o jugar el videojuego Guitar Hero. “La primera vez que fui capaz de abrir y cerrar mis manos, en realidad me dio una sensación de esperanza para el futuro”, dijo Burkhart a The Washington Post.
Mientras los científicos continúan trabajando en el problema de cómo los pacientes disminuidos neurológicamente pueden utilizar la BCI para usar sus miembros de nuevo, ya visualizan el siguiente uso de la tecnología: restaurar las funciones cerebrales que se pueden destruir por enfermedades cerebrales degenerativas como el Alzheimer.
Para quienes han perdido un ser querido por el Alzheimer, uno de los momentos más impactantes es cuando se percatan de que su mamá o papá o pareja, otrora completamente funcionales, ya no pueden recordar qué hacer con un cepillo de dientes, ya no digamos quién es el secretario de estado de la nación. La esperanza, dice Hochberg, es que la tecnología de BCI con el tiempo pudiera usar computadoras y chips integrados para emplear el poder de los millones de neuronas humanas que todavía funcionan en alguien con pérdida de memoria severa u otra discapacidad cognitiva, de manera que los pacientes puedan conservar el control no sólo del movimiento y el habla sino también de su memoria y la capacidad de pensar. Con sólo 100 neuronas disponibles para alimentar una computadora hoy día, esa es una proposición remota. Pero es un comienzo.
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Publicado en cooperación con Newsweek /Published in cooperation with Newsweek