La carrera por descifrar el funcionamiento del cerebro humano y construir nuevas economías en torno a él está en marcha. Los grandes emprendedores de hoy – personas como Paul Allen, Jeffrey Hawkins y Robin Li – creen que la ciencia del cerebro puede transformar nuestras vidas. Li, fundador de Baidu, instó recientemente al gobierno chino a poner en marcha un programa «China Brain», que aplicaría la neurociencia a una serie de campos, desde los diagnósticos médicos hasta la robótica comercial.
Aunque algunas de estas aplicaciones parecen lejanas, muchas están más cerca de lo que podría pensarse. Estas son cinco tecnologías emergentes que ofrecen una visión de la promesa futura de la ciencia del cerebro.
Mapeo mental
Los científicos saben que nuestros circuitos neuronales están estrechamente vinculados al comportamiento normal, así como a la forma en que ese comportamiento se desvía en casos de enfermedades neurológicas. Un esfuerzo mundial sin precedentes ha comenzado a cartografiar las conexiones funcionales y estructurales del cerebro y a comprender cómo cambian estos mapas en enfermedades como el Alzheimer y la esquizofrenia. Ya, algunas exploraciones cerebrales pueden detectar signos tempranos de la placa de Alzheimer más de una década antes de que aparezcan los síntomas clínicos, y otras pueden revelar patrones de conciencia en pacientes considerados con muerte cerebral.
Ordenadores de inspiración cerebral
La próxima generación de ordenadores, cuyo diseño se ha nutrido de la ciencia del cerebro, podrá razonar, predecir y reaccionar al igual que el neocórtex humano (una zona del cerebro conocida como la sede de la inteligencia). Los algoritmos de computación cortical ya han demostrado capacidad para resolver CAPTCHA modernos (pruebas de uso generalizado para distinguir a los humanos de las máquinas). Algunos algoritmos, basados en circuitos cerebrales, pueden reconocer imágenes con la misma tasa de acierto que los macacos. Recientemente, un programa informático inteligente en China superó a muchos adultos en un test de coeficiente intelectual. Y el superordenador Watson de IBM, tras examinar millones de historiales médicos y bases de datos, ha empezado a ayudar a los médicos a elegir opciones de tratamiento para pacientes con necesidades complejas. Lo siguiente: IBM trabaja en chips SyNAPSE de inspiración cerebral que consumen menos energía, pero tienen mayor potencia de cálculo que otros chips. A medida que estos programas y chips mejoren en la predicción de comportamientos, ampliarán las capacidades cognitivas humanas y difuminarán los límites entre el hombre y la máquina.
Prótesis cerebrales para pacientes
A medida que mejora nuestra comprensión del cerebro, también aumenta nuestra capacidad para controlarlo y acceder a sus redes. Las conexiones directas entre el cerebro y las máquinas – conocidas como interfaces cerebro-ordenador (BCI) – ya permiten a pacientes paralizados realizar tareas sencillas, como convertir pensamientos en correos electrónicos o mover la mano para sujetar a un ser querido. Otras tecnologías envían información del mundo exterior directamente al cerebro, lo que permite a personas con oídos dañados y ojos percibir las imágenes y los sonidos que les rodean. Y los estimuladores cerebrales profundos pueden aliviar los temblores de la enfermedad de Parkinson y dar a pacientes con cáncer un respiro frente al dolor intratable. A diferencia de las prótesis puramente mecánicas, el programa Revolutionizing Prosthetics de DARPA trabaja para desarrollar brazos robóticos controlados neuronalmente que den a las personas amputadas capacidades motoras y sensoriales casi naturales. A medida que estas prótesis mejoren, seguirán mejorando la vida de las personas con diversas afecciones.
Interfaces cerebrales para el resto de nosotros
Los dispositivos conectados al cerebro no solo prometen cambiar la vida de pacientes con afecciones físicas o neurológicas; también están encontrando aplicaciones en las industrias del automóvil, la educación, los videojuegos y la seguridad. Un automóvil impulsado por la atención, desarrollado en Australia, utiliza sensores en tiempo real para vigilar la concentración del conductor y reducir la velocidad si se detecta fatiga o distracción. Brainpal, un juego de carreras con BCI desarrollado en Singapur, utiliza retroalimentación neurológica (también conocida como retroalimentación eléctrica o EEG) para ayudar a mejorar la atención del jugador. Drones controlados mentalmente ya existen. Y los exoesqueletos controlados por el cerebro que mejoran notablemente la fuerza y el rendimiento de los trabajadores de fábricas no están lejos.
Pruebas cerebrales automatizadas
El conocido capitalista de riesgo Vinod Khosla predice que la tecnología reemplazará el 80 % del tiempo que un médico dedica a la toma de decisiones. Hoy en día, los dispositivos portátiles y las aplicaciones para teléfonos pueden diagnosticar, hacer seguimiento e incluso tratar dolencias, aunque todavía no pueden sustituir a los médicos. El sistema RNS de NeuroPace puede monitorizar de forma continua la actividad eléctrica del cerebro para detectar signos tempranos de una convulsión y administrar breves impulsos eléctricos para reducir el riesgo de ataque en pacientes con epilepsia refractaria. Los cascos y los parches cervicales pueden medir la ubicación, la frecuencia y la gravedad de las conmociones cerebrales, lo que ayuda a reducir las lesiones cerebrales a largo plazo en los deportistas. Y las nuevas aplicaciones móviles permiten a los pacientes registrar en tiempo real su propia cognición, estado de ánimo e incluso su marcha, y enviar informes sobre su salud cerebral a su médico. ¿Podríamos algún día tener un escáner cerebral acoplado a nuestros teléfonos inteligentes? (Pista: ya existe un ECG móvil para el teléfono inteligente.)
Se dice que los futuristas no tanto predicen el futuro como nos impulsan hacia uno mejor. Cumplir la promesa de estas tecnologías emergentes depende de la investigación y la financiación continuadas. Proyectos en curso, como el proyecto Allen Institute Brain Atlas and Cell Types, la Brain Initiative, el Human Brain Project, el Blue Brain Project y el China Brain Science Project, están allanando el camino hacia no solo una mejor comprensión del funcionamiento del cerebro, sino también hacia tecnologías que aprovechen estos descubrimientos para mejorar la sociedad.
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Autor: El profesor Murali Doraiswamy es director del Programa de Trastornos Neurocognitivos del Duke University Medical Center y destacado investigador del Duke Institute for Brain Sciences, en Estados Unidos. Es miembro del Global Agenda Council on Brain Research. Quiere agradecer a los doctores Ranga Krishnan, Ajay Verma, Thomas Insel, Allan Jones, Geoffrey Ling, I-Han Chou y Mohan Chilukuri sus valiosas aportaciones.
Imagen: El participante de la prueba Niklas Thiel posa con un gorro de electroencefalografía (EEG) que mide la actividad cerebral, en la Universidad Técnica de Múnich (TUM), en Garching, cerca de Múnich, el 9 de septiembre de 2014. REUTERS/Michaela Rehle