Estas son el tipo de noticias que a todos nos gusta escuchar. Y es que este nuevo avance supone otro paso importante en el largo camino para mejorar la vida y la autonomía de las personas en situación de paraplejia de diverso grado.
El término “paraplejia” se deriva etimológicamente del griego y señala con precisión las características fundamentales de esta condición. La palabra está compuesta por el prefijo “para-”, que significa “parcialmente”, y la raíz “plegia”, proveniente del griego “plege” que denota “parálisis”. Por lo tanto, “paraplejia” literalmente significa “parálisis parcial”, aludiendo de forma exacta a la parálisis parcial o completa que esta condición implica debido a una lesión en parte de la médula espinal. Dependiendo del grado de afectación de las extremidades, distinguimos entre paraplejia, si la parálisis afecta solo a las piernas, y tetraplejia, si la parálisis afecta tanto a brazos como a piernas incluyendo el torso (el prefijo “tetra-” significa cuatro y ya nos indica la afectación de las cuatro extremidades).
Pues bien, el protagonista del caso que hoy nos ocupa es un hombre tetrapléjico de 69 años. Sin posibilidad de mover ninguna extremidad, ha sido capaz de volar un dron virtual utilizando únicamente sus pensamientos. Esto que parece algo de ciencia ficción, es hoy en día una realidad gracias a un dispositivo que conecta las señales neuronales con movimientos precisos proporcionando un control sin precedentes sobre la velocidad y la dirección de un dron en una carrera de obstáculos de un videojuego. ¿Cómo se ha conseguido esto?
La investigación se desarrolló en el marco de un proyecto liderado por neurocirujanos de la Universidad de Stanford y la Universidad de Michigan (EEUU) con colaboración de otros neurólogos e ingenieros. El grupo logró desarrollar una interfaz cerebro-computadora (Brain-Computer Interface, BCI, en inglés) que decodificó en tiempo real la actividad cerebral del hombre mientras imaginaba mover los dedos. Pero ¿qué es un BCI?
Las interfaces de la computadora cerebral no leen mentes en el sentido de extraer información de usuarios desprevenidos o involuntarios, sino que permiten a los usuarios conectados actuar en el mundo mediante el uso de señales cerebrales en lugar de músculos. El usuario y el BCI trabajan juntos.
Un BCI es un sistema basado en computadora que adquiere señales cerebrales, las analiza y las traduce en instrucciones que se transmiten a un dispositivo de salida (una máquina) para llevar a cabo una acción deseada. Por lo tanto, los BCI no usan las vías de salida normales del cerebro de los nervios y los músculos periféricos, sino que estos se sustituyen por algún elemento artificial. Esta definición limita estrictamente el término BCI a los sistemas que miden y usan señales producidas por el sistema nervioso central (SNC). Por lo tanto, por ejemplo, un sistema de comunicación activado por voz o activado muscular no es un BCI. Además, una máquina de electroencefalograma (EEG) por sí sola no es un BCI porque solo registra señales cerebrales, pero no genera una salida que actúa en el entorno del usuario. Es una idea errónea de que los BCI son dispositivos de lectura mental. Las interfaces de la computadora cerebral no leen mentes en el sentido de extraer información de usuarios desprevenidos o involuntarios, sino que permiten a los usuarios conectados actuar en el mundo mediante el uso de señales cerebrales en lugar de músculos. El usuario y el BCI trabajan juntos. El usuario, a menudo después de un período de entrenamiento, genera señales cerebrales que codifican la intención, y el BCI decodifica las señales y las traduce en comandos a un dispositivo de salida que logra la intención del usuario.
Creciendo en número a un ritmo espectacular en los últimos años, los primeros proyectos sobre el BCI en humanos datan de los años 70 del siglo pasado, aunque ya se había trabajado con monos desde los años 60. En estos primeros proyectos de los 70, los investigadores trataban de conectar de algún modo las señales cerebrales con las prótesis de gente amputada, por ejemplo. El progreso inicial de las in de BCI fue lento y limitado por las capacidades informáticas y nuestro propio conocimiento de la fisiología del cerebro. A partir de los años 80, el progreso fue en paralelo al desarrollo de la tecnología informática logrando cosas interesantes como controlar los movimientos verticales de una imagen de cohete que viaja a través de una pantalla de televisión o deletrear palabras en la pantalla de una computadora. Pequeños avances se fueron sucediendo en los siguientes años hasta que en el 2006 se implantó una matriz de microelectrodos en la corteza motora primaria de un joven con tetraplejia completa después de una lesión cervical C3-C4. Utilizando las señales obtenidas de este conjunto de electrodos, un sistema BCI permitió al paciente abrir un correo electrónico simulado, operar un televisor, abrir y cerrar una mano protésica y realizar acciones rudimentarias con un brazo robótico. Posteriormente, en 2011, otro estudio demostró que las señales registradas directamente de la superficie cortical (corteza cerebral) pueden ser traducidas por un BCI para permitir que una persona deletree palabras con precisión en una pantalla de computadora.
Este logro abre la posibilidad de que las personas con parálisis severa puedan usar las BCI para realizar más actividades cotidianas, como utilizar un teclado, jugar a videojuegos, coser o tocar un instrumento.
Pues bien, en este caso, esta nueva interfaz es capaz de asociar señales neuronales con los movimientos de varios dedos, movimientos que se centraron en mover un cursor de computadora o una mano virtual. Este logro abre la posibilidad de que las personas con parálisis severa puedan usar las BCI para realizar más actividades cotidianas, como utilizar un teclado, jugar a videojuegos, coser o tocar un instrumento.
El estudio, publicado el pasado mes de enero en la prestigiosa revista “Nature Medicine”, contó con la participación de un paciente que había sufrido una lesión en la médula espinal que lo dejó tetrapléjico. Esta persona en particular era un candidato ideal para este estudio ya que tenía electrodos implantados en su corteza motora izquierda (la parte del cerebro que controla el movimiento de la mano) tras una operación en 2016. El trabajo se centró básicamente en descifrar y codificar los movimientos de los dedos y traducirlos en algoritmos de tal manera que la BCI fuera capaz de diferenciar entre las señales neuronales producidas cuando pensaba en mover el pulgar derecho, el primer y el segundo dedo o el tercer y el cuarto dedo. Para ello, primero le pidieron al paciente que imaginara mover sus dedos en sincronía con los dedos de una mano virtual mostrada en una pantalla. Tras un tiempo aprendió a utilizar los dedos de esa mano virtual con soltura y con una rapidez remarcable. Los investigadores vincularon los movimientos descodificados de los dedos con la velocidad y la dirección de un dron virtual en pantalla, lo que le permitió maniobrar el dron a través de anillos en una cancha de baloncesto virtual.
Los científicos esperan ahora mejorar la tecnología para descodificar los movimientos de más dedos y aún más complejos a través de una combinación de nuevos dispositivos y una mejor comprensión de cómo lograr que los algoritmos hagan lo que se quiere que hagan.
De todos modos, este trabajo supone un gran primer paso en lo que probablemente sea un largo camino para comprender cómo controlamos las manos tan bien como lo hacemos los humanos. Sin duda, para las personas que no pueden controlar sus propios movimientos debido a este tipo de lesiones, esta podría ser una herramienta realmente versátil y útil y, por lo tanto, una nueva vía para mejorar la vida de estas personas.