Mientras Elon Musk prometía conectar nuestras mentes a internet para escribir tweets y su propuesta era rechazada por la FDA (la agencia del medicamento en EEUU), otras empresas y centros de investigación estaban ya probando sus prototipos en humanos, mirando al cofundador de Tesla por el espejo retrovisor. Con el tiempo, el discurso de Musk ha pasado de centrarse en solventar un capricho a cubrir una necesidad médica, como es la rehabilitación en personas con problemas de movilidad o de comunicación, siguiendo la estela de otras propuestas más aventajadas en el rally de las interfaces cerebro-ordenador.
Sin menospreciar la inversión económica y el esfuerzo puesto en desarrollar Neuralink, el dispositivo de la empresa homónima de Musk, sería injusto no darles también la importancia que merecen empresas de largo recorrido como Synchron o Blackrock Neurotech, así como a grupos de investigación punteros en el mundo, que están logrando resultados muy esperanzadores. Estad atentos porque algunas de estas propuestas prometen llegar a la clínica en los próximos 10 años.
Interceptar la comunicación entre neuronas
Las interfaces cerebro-ordenador (BCIs por sus siglas en inglés) son sistemas que recogen información de nuestro cerebro y la traducen a través de un ordenador en comandos. Pero obtener información de nuestro cerebro no es tarea fácil. No podemos utilizar el pensadero de Albus Dumbledore como en la saga de Harry Potter y, con tan solo colocar una varita sobre la sien, extraer un pensamiento. En el mundo muggle (sin magia) tenemos dos opciones: Recurrir a la cirugía (métodos invasivos) para traspasar el cráneo, que funciona como un escudo protector, o intentar interceptar las señales cerebrales desde el otro lado, como quien escucha desde detrás de la puerta (métodos no invasivos). En ambas opciones la idea es utilizar sensores que capten las corrientes eléctricas que producen nuestras neuronas al intercambiar información, los pequeñísimos campos magnéticos que derivan de esas corrientes eléctricas, o los cambios de concentración de hemoglobina oxigenada, puesto que las neuronas necesitan mayor cantidad de oxígeno cuando están muy activas, cuando tienen mucho trabajo.
Las señales que obtenemos con estos métodos son promedios, es decir, representan la actividad de grupos de neuronas, no de neuronas individuales. Sería como meter a un montón de personas en una habitación cerrada, preguntarles si es mejor la tortilla con o sin cebolla, y grabar el nivel de ruido de la discusión. Nos podemos hacer una idea de si la conversación está siendo pacífica o acalorada, pero es difícil identificar a cada persona cuando hablan todas a la vez y mucho más difícil entender el mensaje. Técnicamente, cuando hablamos de detectar la actividad cerebral en forma de señales eléctricas, el funcionamiento es similar a cómo detectamos una arritmia en el corazón. Para obtener un electrocardiograma (ECG) colocamos unos electrodos sobre el pecho, y para el electroencefalograma (EEG) los colocamos sobre el cuero cabelludo. Excepto que la señal EEG es mucho más variable y ruidosa.
Desde auriculares hasta implantes en el cerebro
Como dijo Conor Russomanno, cofundador y CEO de la empresa OpenBCI, “las señales cerebrales por sí solas son aburridas porque carecen de contexto”. Nuestro cerebro es responsable de nuestra consciencia y es el centro de control de nuestro cuerpo, pero nuestro cuerpo a su vez recibe información constantemente a través de los sentidos, proporcionando datos cruciales sobre nuestro entorno. Por eso ya hay propuestas de sistemas BCI que también utilizan sensores musculares, siguen el movimiento de los ojos, miden la frecuencia cardiaca, incluso la sudoración de la piel. Sin ir más lejos, Apple ha presentado una patente de un diseño de auriculares con electrodos, unos AirPods que registrarían señales EEG, con la posibilidad de incluir todas esas otras señales biométricas. Aunque para que la señal tuviese calidad suficiente habría que fabricarlos y configurarlos a medida para cada persona, la idea ya está escrita sobre la mesa.
Pero sin duda los dispositivos que están despertando mayor interés son los implantes cerebrales, los que se instalan en un quirófano. Blackrock Neuroteck está trabajando en varios diseños que permitan controlar una silla de ruedas, una prótesis, un teclado e incluso un teléfono móvil; el Utah Array que consiste en una malla de electrodos con forma de “peine” y la malla Neuralace con un diseño de panel de abeja. La propuesta de Synchron es posiblemente de las más innovadoras. Bautizado como Stentrode, este implante se introduce a través de los vasos sanguíneos que llegan a nuestro cerebro, con un stent, siendo mucho más seguro que una craneotomía. Neuralink, por su parte, apuesta por un encapsulado en forma de “moneda” con el que su primer paciente, Noland Arbaugh, ya ha estado jugando al Civilization VI durante 8h, el tiempo que duró la batería del dispositivo. Cabe destacar que, aunque en EEUU llevan varias vueltas de ventaja respecto a Europa, si hablamos de opciones no invasivas sí contamos con compañías punteras con denominación de origen en España, como INBRAIN Neuroelectronics, Neuroelectrics o Bitbrain.
Una segunda oportunidad
En resumen, utilizando señales eléctricas o químicas, los sistemas BCI aprenden a reconocer patrones previamente definidos y a asociarlos con una letra, con una palabra, con un movimiento, incluso con una intención. Se configuran de forma personalizada y requieren meses de entrenamiento, pero ya empezamos a ver resultados fascinantes en ensayos clínicos con humanos, como veremos a continuación.
La mano está muy bien reflejada en la corteza motora, una zona superficial de nuestro cerebro, pero en ocasiones es necesario abrir la puerta y entrar en la habitación para poder entender la conversación, en la Universidad de Zhejiang (China), utilizando el Sistema NeuroportTM de Blackrock Microsystems. un hombre de 76 años con parálisis ha conseguido escribir 8 caracteres chinos en una pantalla recreando los trazos en su imaginación.
El lenguaje es fundamental para nuestra vida en sociedad y por ello muchos esfuerzos se depositan en recuperar esta capacidad de comunicación en personas que la han perdido, ya sea por un accidente o por una enfermedad. En 2023, un estudio demostró que una neuroprótesis podía servir para restaurar la capacidad de comunicarse de una mujer con parálisis causada por un ictus, y controlar un avatar digital que reproduce 78 palabras por minuto con su propia voz. Con un ratio de acierto de 3 de cada 4 palabras, en este caso no era necesario imaginar los trazos ni ayudarse de movimientos oculares. Bastaba con pensar en las palabras, previamente estipuladas y ensayadas.
En 2024, en el departamento de Cirugía Neurológica de la Universidad de California, también han utilizado técnicas invasivas para registrar y decodificar la actividad de las neuronas en la corteza cerebral, en concreto aquellas relacionadas con la articulación del tracto vocal, consiguiendo que una persona bilingüe (español-inglés) con parálisis del tracto vocal y de las extremidades, pueda transcribir frases en cualquiera de los dos idiomas al imaginarse articulando las sílabas.
Junto con la capacidad de comunicarnos, la capacidad de movernos es una de las que más afectan a nuestra calidad de vida. En la Universidad de Washington, un equipo de científicos ha realizado un estudio clínico para evaluar la seguridad y eficacia de utilizar estimulación eléctrica en la médula espinal cervical, para mejorar la fuerza y funcionalidad del brazo y de la mano en personas que han sufrido daño medular. En esta misma dirección, en 2023 se presentó el caso de un hombre con paraplejia de caderas para abajo, por una lesión de médula sufrida en 2011 a la altura del cuello, que volvía caminar gracias a un sistema de implantes que sirven como puente digital entre el cerebro y la médula espinal.
De forma similar, hace cuatro años, Keith Thomas se quedó tetrapléjico debido a un accidente en la piscina, perdiendo la capacidad de mover y sentir de pecho para abajo. Tras una cirugía de 15 horas en marzo de 2023, se colocaron de electrodos en zonas específicas de su cerebro. Cuando su cerebro envía una orden de movimiento, se genera una señal que es amplificada por otro aparato y enviada por un cable HDMI a un ordenador, que reconoce la señal y envía los estímulos necesarios a sus músculos, casi en tiempo real. No solo eso, también recibe señales sensoriales. Después de 2 años entrenando para poder usar esta BCI, se emociona al sentir cómo un familiar le coge la mano. “Es indescriptible poder sentir algo” decía Thomas, convirtiéndose en la primera persona con un double neural bypass, una tecnología que conecta su cerebro, médula espinal y cuerpo con la esperanza de restaurar tanto su capacidad de movimiento como su sentido del tacto.
Pasará mucho tiempo hasta que podamos escribir en redes sociales solo con nuestros pensamientos y sin pasar por una cirugía, pero no habrá que esperar tanto para que personas con dificultades de comunicación o de movilidad se emocionen al dar un paso después de años en una silla de ruedas, al escribir una palabra tras llevar mucho tiempo sin poder hablar, o al volver a sentir la mano de un ser querido.
*Estefanía Estévez Priego es Doctora en Neurociencia, ingeniera biomédica y divulgadora científica en @contandosinapsis.
