Interfaz cerebro-ordenador

El enemigo de las tortugas ninja, Krang, controlaba su cuerpo mecánico mediante una Interfaz cerebro-ordenador caricaturizada.

El enemigo de las tortugas ninja, Krang, controlaba su cuerpo mecánico mediante una Interfaz cerebro-ordenador caricaturizada.

En Circula seguro a menudo hablamos de lo que ocurre en la carretera antes del siniestro, básicamente con el objetivo de evitarlo completamente. Pese a ello, los accidentes pasan y tienen consecuencias; sobre todo para los que desgraciadamente pierden la vida. Pero mucho de los que sobreviven pueden sufrir secuelas de por vida, una realidad que yo personalmente observo cada día en mi trabajo. Las nuevas tecnologías, como la interfaz cerebro-ordenador, pretenden mitigar estas consecuencias.

El cerebro, como elemento principal del Sistema Nervioso Central, es el órgano de nuestro cuerpo donde radica nuestra voluntad. Hasta hoy, estamos acostumbrados a interaccionar con las máquinas a través de botones que presionamos, normalmente con los dedos. La orden de mover el dedo hasta el botón emana del cerebro, así que podemos decir que la interacción en última instancia siempre se ha establecido entre ordenador y cerebro, pero de forma muy indirecta. La interfaz cerebro-ordenador pretende eliminar estos pasos intermedios y establecer una comunicación directa entre máquina y cerebro.

Suena a algo muy futurista. Es posible que muchos de vosotros no hayáis oído hablar de forma seria de todo esto. Pero lo cierto es que en la comunidad científica es un tema que en los últimos años está ganando muchísima importancia. De hecho, yo mismo lo he visto con mis propios ojos.

Interfaz cerebro-ordenador

El principio básico es más simple de lo que puede parecer. El cerebro está compuesto de un tipo de células llamadas neuronas. De forma extremadamente simplificada, las neuronas se comunican entre si intercambiando iones químicos. Es el intercambio de estas partículas la que permite transmitir información de una neurona a otra. Según el momento y la cantidad de intercambios químicos que sufre una neurona, ésta responde de una u otra forma.

Así es como las neuronas procesan la información, es como un programa extremadamente complejo implementado sobre un ordenador biológico. Por ejemplo, cuanto más frecuentemente se activen de forma simultánea dos neuronas, su conexión se fortalece. Así es como (se cree que) se forman los recuerdos.

Como hemos dicho, los neurotransmisores que atraviesan las sinapsis son esencialmente iones, partículas con carga eléctrica. Las cargas eléctricas en movimiento producen cierta radiación electromagnética que nosotros podemos medir mediante la instrumentación adecuada. Interfaz cerebro-ordenadorEsto es algo que podemos hacer desde que Richard Caton observó los impulsos eléctricos en la superficie del cerebro vivo de algunos animales en 1875.

En 1924 Hans Berger consiguió registrar por primera vez la actividad cerebral humana, el primer electroencefalograma (EEG). Analizando las señales, clasificó las diferentes ondas cerebrales.

Han pasado noventa años y, aunque hemos avanzado, el principio sigue siendo el mismo. Se trata de colocar unos cuantos electrodos para detectar la actividad eléctrica de un grupo de neuronas. Pueden ser tanto electrodos externos, normalmente colocados en un casco que parece de piscina, o bien implantados quirúrgicamente en el interior del cráneo.

Sin embargo, de saber que unas cuantas neuronas están activas a inferior qué está pensando la persona hay todo un mundo. En la actualidad, el procedimiento aún es bastante rudimentario. Se basa en pedirle al paciente que piense de una determinada forma durante unos instantes, lo que se llama calibración. El software de ordenador que analiza la señal registrada del cerebro hace una “foto” de la actividad cerebral en ese momento. A partir de ese momento, el programa es capaz de detectar ese patrón de activación cerebral cuando el sujeto vuelve a pensar en la misma cosa, y utilizar esa información para ejecutar algún comando preprogramado.

Uno de los primeros electroencefalogramas producidos por Hans Berger.

Uno de los primeros electroencefalogramas producidos por Hans Berger.

¿Por qué es relevante todo esto a las víctimas de accidentes de tráfico? Por desgracia, uno de los daños más frecuentes en los accidentes graves es la lesión medular. La médula espinal, situada en el interior de la columna vertebral, es la autopista de la información que fluye del cerebro al resto del cuerpo. Está formada básicamente por neuronas muy largas que transmiten las ordenes del cerebro. Si por culpa de un golpe dicha comunicación se rompe, entonces las señales del cerebro no llegan los músculos y simplemente no podemos controlar a voluntad nuestro cuerpo.

Para estos pacientes, una interfaz cerebro-ordenador puede substituir las funciones perdidas a causa de la lesión medular. Imaginad, por ejemplo, que los comandos que la interfaz es capaz de reconocer en el cerebro se utilizan para dirigir una silla de ruedas eléctrica. O para mover un brazo robótico (o un exoesqueleto situado en su propia mano). De esta forma, las personas con discapacidad pueden recuperar parte de su autonomía.

Tampoco es cuestión de echar ya las campanas al vuelo. La tecnología está aún muy en sus bases. Actualmente solo es posible detectar uno o dos comandos a la vez, y a menudo es necesario recalibrar cada pocos minutos porque las condiciones del cerebro son muy cambiantes. Además, la resolución es aún muy limitada, tenemos que medir la actividad de grupos muy grandes de neuronas especialmente si utilizamos electrodos externos, lo cual impide reproducir movimientos de gran precisión.

Quizá más adelante los pacientes no dudarán en someterse a cirugía para implantarse electrodos internos, mucho más precisos, capaces de una mayor resolución, poniendo al alcance la lectura de regiones cerebrales mucho más profundas. Córcholis, incluso llegará un momento en que los sanos decidiremos implantarnos.

Interfaz cerebro-ordenador

Pese a las limitaciones, hay un gran esfuerzo investigador en este campo, y ya hay prototipos con resultados realmente impresionantes. Es algo que suena a ciencia ficción… hasta que lo ves con tus propios ojos. Sin duda, en la próxima década cada vez empezaremos a ver aplicaciones en la vida real de la interfaz cerebro-ordenador.

Aunque uno de los campos de mayor interés es el que estamos comentando, las tecnologías asistivas para personas con discapacidad, también se atisban aplicaciones para individuos con plena movilidad. Quizá el primer campo en que lo veamos serán los videojuegos, una industria donde ya estamos acostumbrados a ver adelantos en cuanto a las interfaces de control (recordad la revolución del mando de la Wii).

La interfaz cerebro-ordenador es algo realmente prometedor. Tiene el potencial de devolver la independencia a una serie de personas que, hasta ahora, no podían llegar a pensar en recuperarla. No obstante, lo primero en cualquier caso es hacer todo lo posible para evitar verse obligado a ser usuario de estas nuevas tecnologías. La prudencia, el sentido común sigue siendo la mejor opción para mantener todas nuestras funciones intactas.

Foto | Murakami Wolf, Neuroelectrics, Thuglas, Hans Berger, Daniel Galindo Merchán