En un intento de dar un paso adelante en el campo de las interacciones ente máquina y cerebro, los investigadores del Centro Médico de la Universidad Duke han enseñado a un mono a manejar una silla de ruedas utilizando sólo su cerebro. El sistema utiliza una serie de electrodos implantados en el cráneo del mono para leer su actividad cerebral y traducir esas señales en comandos físicos. Dicha tecnología podría dar a los pacientes que sufren de parálisis la capacidad de controlar las máquinas con sus pensamientos, sustituir los órganos dañados con robots de adaptación.

BIOTECNOLOGÍA CEREBRO-1

Ilustración del experimento. El casco en la cabeza del mono transmite la actividad cerebral al ordenador. (Crédito: Rajangam et. al/Scientific Reports)

El proyecto fue dirigido por el investigador Miguel Nicolelis, que ya ha enseñado anteriormente a los monos a controlar los brazos mecánicos con un sistema similar. También construyó el exoesqueleto mecánico que permitió a un parapléjico hacer el saque inicial en la Copa del Mundo de 2014. El proyecto más reciente de Nicolelis se mueve más allá de las extremidades e implica mover todo el cuerpo a través del espacio, un proceso que requiere una mayor conciencia espacial y cálculos más complejos.

Nicolelis utiliza dos macacos rhesus para su experimento, cada una con unos 150 diminutos electrodos implantados en la corteza. Los monos poseían un uso completo de sus cuerpos, pero no se limitan a la silla de ruedas para los fines del experimento. Estos monos tienen experiencia en el control de la mente, ya que han tenido implantes en el cerebro durante más de tres años. Nicolelis atribuye la longevidad de sus implantes a su flexibilidad, lo que permite que se doblen y puedan crecer con el cerebro.

Calibrando el cerebro

Para calibrar su índice de masa corporal, los investigadores “enseñaron” al sistema cómo se ve el movimiento en el cerebro de un mono. Para ello, se movieron en la silla de ruedas de forma autónoma con el mono mientras grababan su actividad cerebral. Ciertos patrones en el cerebro correlacionaron con los movimientos específicos.

Esta silla de ruedas motorizada es tan simple,que incluso un mono puede conducirla

Una vez lograron construir una “biblioteca” de movimientos y de sus patrones asociados en el cerebro, los investigadores dieron a los monos el control total de la silla de ruedas. Mientras que el mono no podía mover sus brazos o piernas, todavía podría pensar en moverse. El mono tenía delante una recompensa, un cuenco de uvas, al tratar de llegar a ella, se produjo el envío de señales cerebrales indicadoras en el dispositivo. Al leer e interpretar los comandos, la silla de ruedas se trasladó a trompicones hacia la meta.

La demostración de la silla de ruedas de Nicolelis se llevó a cabo en 2013, y fue publicado este mes en Scientific Reports de Nature.

Aprender nuevas habilidades sobre la marcha

Con más práctica, los monos llegaron a las sabrosas uvas en menos tiempo y con menos desviaciones de su curso. Lo que es más, los investigadores informan que los monos desarrollaron nuevos patrones de actividad cerebral mientras se realiza el experimento. Cuando los monos se acercaban a su recompensa, sus cerebros se activaron más, algo que no se observó antes de comenzar a utilizar la silla de ruedas. Trabajando hacia atrás, los investigadores descubrieron que podían predecir cómo de lejos estaban los monos de la recompensa, con sólo mirar su actividad cerebral.

Mediante el desarrollo de una nueva habilidad mientras se utiliza un índice de masa corporal, los monos demostraron la plasticidad del cerebro, o su habilidad para adaptarse a nuevas situaciones. Para aplicar esta tecnología a los seres humanos, también tendremos que pensar en la máquina como una extensión de nuestro propio cuerpo, que incorpora esencialmente la silla de ruedas en la concepción de nosotros mismos. Al aprender esta habilidad con bastante rapidez, los monos demuestran que nuestros cerebros están a la altura.

Nicolelis dice que los ensayos en humanos son el siguiente paso para él.

“Vamos a ir a por ello ahora”, dijo. “Estamos listos con la tecnología por lo que estamos preparando para solicitar implantes humanos. Finalmente estamos aquí después de 17 años de investigación. Creo que estamos preparados para ello “.

Imagen principal Shawn Rocco/Duke Health

Investigación original: Rajangam, S. et al. Wireless Cortical Brain-Machine Interface for Whole-Body Navigation in Primates. Sci. Rep. 6, 22170; doi: 10.1038/srep22170 (2016).