Implantes cerebrales su utilización practica apenas ha comenzado. Crédito de la imagen: Pexels
Este año, más personas experimentaran cambios en sus vidas gracias a implantes cerebrales. Gracias a la tecnología y la Inteligencia Artificial (IA).
Este último año se produjo un impresionante conjunto de implantes cerebrales capaces de registrar, decodificar y alterar la actividad cerebral.
Los neurocientíficos están creando chips electrónicos cada vez más complejos y adaptables que pueden integrar perfectamente la inteligencia artificial con nuestro cerebro y médula espinal a una velocidad sin precedentes. Ayuda a las personas paralizadas a recuperar la capacidad de caminar, nadar y andar en bicicleta, por ejemplo.
Este año, más personas experimentaran cambios en sus vidas gracias a implantes cerebrales. Gracias a la tecnología y la Inteligencia Artificial (IA).
Un implante en la médula espinal de un paciente con enfermedad de Parkinson, una enfermedad que aniquila un tipo de célula cerebral necesaria para planificar los movimientos, tradujo su intención de moverse. Después de muchos años, el hombre volvió a caminar por la calle. El estudio abre la puerta a la restauración del movimiento en otros trastornos cerebrales, como la enfermedad de Lou Gehrig, en la que las conexiones neuronales con los músculos se desintegran lentamente, o en las personas que sufren daño cerebral como resultado de un accidente cerebrovascular.
La estimulación eléctrica se utilizó en otro ensayo para mejorar la memoria a corto plazo en personas que sufrieron lesiones cerebrales traumáticas. Décadas después de la lesión, los zaps cuidadosamente programados mejoraron la capacidad de atención, lo que les permitió hacer malabarismos con múltiples tareas cotidianas y dedicarse a pasatiempos como leer.
Los implantes cerebrales también fueron útiles para el diagnóstico. Los implantes se utilizaron en un estudio para decodificar patrones de ondas cerebrales relacionados con la depresión y predecir una recaída. El estudio descifró cómo las señales cerebrales difieren entre los cerebros sanos y deprimidos, lo que podría inspirar mejores algoritmos para alejar la actividad cerebral de la depresión.
Pero quizás el mayor avance se produjo en la decodificación del habla: tecnologías que traducen pensamientos en palabras y oraciones. Estas tecnologías permiten a las personas que han perdido la capacidad de hablar comunicarse de una manera diferente. Estos son los aspectos más destacados de una nueva generación de implantes de «lectura del cerebro» que se presentaron en 2023.
Lectura del cerebro.
Hablamos alrededor de 150 palabras por minuto. Para los implantes cerebrales, es una meta muy alta.
Incluso si su mente sigue siendo coherente, muchos trastornos neurológicos, como el derrame cerebral, la parálisis o el síndrome de enclaustramiento, impiden que una persona hable. Un equipo de Stanford ayudó a principios de este año a una mujer de 67 años a recuperar su habla a 62 palabras por minuto, más de tres veces la velocidad de los implantes previos. La enfermedad de Lou Gehrig erosiona gradualmente la capacidad del cerebro para controlar los músculos del habla, el movimiento y, finalmente, la respiración, lo que hace que la mujer pierda la voz.
El estudio decodificaba su habla a partir de dos procesos: la actividad eléctrica en el área de Broca, el «centro del lenguaje» del cerebro, y los músculos alrededor de la boca. Para distinguir los elementos básicos del habla, se introdujeron estas señales en una red neuronal recurrente. El sistema pudo decodificar solo en 3 días los pensamientos de la mujer a una velocidad récord, aunque con errores.
Otro sistema era aún más excelente. El dispositivo conocido como ECoG para electrocorticografía utiliza pequeños electrodos en forma de placas colocadas en la superficie del cerebro para capturar señales eléctricas en lugar de utilizar electrodos insertados en el cerebro. Aunque sigue siendo necesario implantarlo debajo del cráneo, el daño se limita a los tejidos sensibles del cerebro. Cada electrodo, del tamaño de la cabeza de una tachuela, tiene la capacidad de registrar señales neuronales de alta calidad.
El ECoG se utilizó por primera vez para registrar señales de habla y movimiento en personas con epilepsia a principios de este siglo. Pronto se convirtió en un dispositivo que permitía a una persona con síndrome de enclaustramiento comunicar sus pensamientos a través de un implante en casa.
La incorporación de la inteligencia artificial es la novedad. Algunos algoritmos decodificaron la actividad cerebral de los movimientos vocales (como la posición de la lengua y la forma de la boca), mientras que modelos de lenguaje grandes, como los que impulsan ChatGPT, crearon oraciones a partir de los datos. Aproximadamente una cuarta parte tenía errores, a pesar de que el sistema podía traducir las señales cerebrales en texto a aproximadamente 78 palabras por minuto. Sin embargo, la comunicación no verbal compensó los errores: el implante animó un avatar digital a través de expresiones faciales, ofreciendo a los pacientes un nuevo método de comunicación.
Punto de inflexión.
Un tipo de interfaz entre el cerebro y la máquina es el implante cerebral. Como su nombre indica, estos dispositivos conectan el cerebro a las computadoras. La forma en que se unen está abierta a soluciones innovadoras.
La mayoría de los sistemas que se utilizan para monitorear la actividad eléctrica del cerebro requieren cables que conecten los electrodos a computadoras capaces de decodificar la actividad neuronal.
Este año, un estudio logro eliminar los cables para realizar un implante inalámbrico. El sistema consiste en placas de circuito flexibles del tamaño de un grano de arroz esparcidas por el cerebro que tienen la capacidad de detectar y almacenar cambios en la actividad durante un período de tiempo limitado. Estos «nodos» envían datos de forma inalámbrica a un receptor que controla la estimulación cerebral a través de los nodos y alimenta la matriz. El sistema aún requiere cirugía para su implantación a pesar de ser inalámbrico.
¿Una opción? Dispositivos que captan señales del cerebro sin intervención quirúrgica.
Un estudio utilizó la inteligencia artificial para traducir datos con una técnica no invasiva de resonancia magnética funcional (fMRI) a la «esencia» de los pensamientos de una persona. La tecnología no traduce la actividad cerebral en palabras; en cambio, captura ideas a medida que se desarrollan, aunque la traducción pierda palabras precisas. Otro estudio utilizó un gorro de natación con electrodos en el cuero cabelludo para medir la actividad cerebral. La gorra traducía sus «pensamientos» en texto con la ayuda de la IA mientras un usuario leía oraciones en su mente en silencio.
Otros dispositivos están investigando para encontrar nuevas formas de conectar la máquina al cerebro. Un estudio reciente utilizó sondas flexibles que activan neuronas diseñadas genéticamente para responder a la luz y neuronas diseñadas genéticamente para responder a la luz. El dispositivo, que tiene más de mil píxeles de diodos emisores de luz (LED) independientes, puede controlar simultáneamente la actividad de varias neuronas individuales mediante el uso de una tecnología común que regula la configuración de la luz.
Las células cerebrales producen ruidos. Los circuitos cerebrales subyacentes a ciertas funciones mentales fueron resueltos por el nuevo dispositivo, lo que ayudó a superar la cacofonía (disonancia que produce la combinación inarmónica de sonidos en una frase o palabra). Activó neuronas dentro del cerebro de un ratón que tenían una profundidad de hasta cinco milímetros, aproximadamente la parte más gruesa de la corteza humana.
Cambio de perspectiva.
Los implantes cerebrales no tienen la capacidad de leer la mente. Pero es probable que descubra muchos problemas éticos a medida que avanza la tecnología. Por ejemplo, un dispositivo que transmita pensamientos en forma de texto podría invadir la privacidad de una persona sin darse cuenta.
La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) comenzó a trabajar en ese sentido. Mientras los implantes cerebrales se precipitan hacia un futuro desconocido, este verano publicaron un plan sobre neurotecnología que pide regulaciones globales y un marco ético. Para otros avances importantes, por ejemplo, de cómo utilizar y compartir datos genéticos humanos y cómo desarrollar IA para mejorar la sociedad en su conjunto, la organización previamente había establecido directrices similares.
A pesar de los rápidos avances en la tecnología de los implantes cerebrales, su utilización práctica apenas ha comenzado. El poder transformador implica obligaciones. Una discusión global sobre acceso, igualdad, privacidad y, en términos más filosóficos, lo que significa ser humano debería de darse en breve.
REFERENCIAS
A high-performance neuroprosthesis for speech decoding and avatar control. Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06443-4
A brain–computer interface using electrocorticographic signals in humans. IOP Science. Journal of Neural Engineering: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2560/1/2/001
Biphasic quasistatic brain communication for energy-efficient wireless neural implants. Nature Electronics: https://www.nature.com/articles/s41928-023-01000-3
Optogenetic stimulation probes with single-neuron resolution based on organic LEDs monolithically integrated on CMOS. Nature Electronics: https://www.nature.com/articles/s41928-023-01013-y
Measuring the thickness of the human cerebral cortex from magnetic resonance images. PNAS: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.200033797
Rethinking the ethical priorities for brain–computer interfaces. Nature Electronics: https://www.nature.com/articles/s41928-023-00928-w
International Conference on the Ethics of Neurotechnology. UNESCO: https://www.unesco.org/en/neuroethics-conference
