Erik Sorto, de 34 años, lleva 13 años paralizado del cuello para abajo. Sin embargo, gracias a un ensayo clínico pionero, ha podido beber sin dificultad una botella de cerveza usando un brazo robótico controlado con la mente. Es el primer paciente al que se le ha implantado un dispositivo neuroprotésico en una región del cerebro que se cree que controla las intenciones. La tecnología creó movimientos sorprendentemente naturales y tiene potencial para funcionar con múltiples extremidades robóticas.
Trágicamente, debido a enfermedades o lesiones, millones de personas han perdido la capacidad de sentir y mover el cuerpo. En los últimos años, un puñado de estudios ha demostrado que es posible registrar la actividad cerebral de estas personas y utilizar esta información para restablecer la capacidad de movimiento. Se han utilizado señales registradas en la corteza motora primaria —una parte del cerebro necesaria para controlar el movimiento— para controlar dispositivos externos, como el cursor de una pantalla de ordenador e incluso distintos tipos de brazos robóticos.
Sin embargo, este tipo de dispositivos suele provocar movimientos retrasados y temblorosos, lo que podría significar que estas señales cerebrales no son las más adecuadas. A medida que avanza la investigación en este campo, se exploran nuevas posibilidades. La medición de neuronas —células cerebrales— en una parte del cerebro llamada corteza parietal posterior, que se cree que representa las intenciones de acción, en el estudio más reciente ha dado lugar a movimientos más intuitivos, e incluso ha permitido a Sorto jugar a piedra, papel o tijera.
Leer las intenciones
Antes de decidirnos a actuar, primero debemos tener la intención de hacerlo. En las acciones rutinarias de la vida cotidiana, como agarrar nuestra taza de café favorita o accionar un interruptor de la luz, nuestras intenciones de acción se despliegan con tanta facilidad y en fracciones de segundo que suelen pasar inadvertidas.
A pesar de estas cualidades fugaces y espontáneas, abundantes pruebas de la psicología básica y la neurociencia sugieren que nuestras intenciones de acción constituyen una fuente de información increíblemente rica, que incluye los resultados deseados y las sensaciones y movimientos previstos. Aunque en general se acepta que esta información es útil para controlar las acciones, esta hipótesis es intrínsecamente difícil de evaluar.
En el nuevo estudio, la información registrada de las neuronas de la corteza parietal posterior se utilizó para controlar las operaciones de una interfaz informática y una pantalla visual. Primero, los investigadores utilizaron resonancia magnética funcional para identificar áreas cerebrales de Sorto, quien había sufrido una lesión de la médula espinal por un disparo 10 años antes del estudio y, como consecuencia, no puede mover ni sentir los brazos, las piernas ni el torso. Así pudieron ver qué áreas de su cerebro se activaban al imaginar movimientos de alcanzar y agarrar objetos.
Con los instrumentos de registro instalados, los resultados mostraron que el paciente podía controlar voluntariamente la actividad de neuronas individuales. Algunas de estas células respondían de manera extraordinariamente específica. Por ejemplo, una célula podía mostrar un aumento o una disminución de actividad cuando Sorto imaginaba llevarse la mano a la boca, pero no cuando imaginaba llevarse la mano a la barbilla o a la oreja.
¿La clave para un cuerpo robótico completo?
Se demostró que la actividad de algunas células guardaba una relación específica con los movimientos previstos de los brazos o los ojos. Entre las células selectivas para los movimientos del brazo, algunas respondían a los movimientos previstos de cualquiera de los dos brazos, mientras que otras respondían solo a los movimientos previstos del brazo derecho, pero no del izquierdo, o viceversa. Los autores afirman que la información de las células que representan cualquiera de las manos podría ser importante para controlar acciones que implican ambas manos. Esto también significa que estas señales podrían ser capaces de controlar una interfaz robótica con múltiples apéndices.
Estas señales también podrían ser flexibles. Pensemos en las distintas maneras en que podemos utilizar herramientas de mano de diversas formas y tamaños —incluso algunas que se mueven y, por tanto, se controlan de otra manera— para realizar básicamente las mismas acciones y alcanzar los mismos objetivos. Por ejemplo, podemos escribir nuestro nombre en papel con un lápiz o en la arena con un palo. Los objetivos de la acción son los mismos, pero las herramientas utilizadas para alcanzarlos son diferentes.
Para lograrlo, el sistema de control debe poder adaptarse a las características cambiantes de las herramientas y del entorno. Quizá, al registrar la actividad de células que parecen reflejar intenciones de acción, la información captada sea igualmente maleable. Esto podría resultar esencial para poder utilizar las mismas señales cerebrales para controlar una amplia gama de dispositivos y realizar diversas acciones.
Los seguidores de las películas de Star Wars recordarán la escena de El imperio contraataca en la que Luke Skywalker siente su nueva mano cibernética por primera vez. Aunque aún falta mucho para llegar a eso, para los pacientes que no pueden mover la mayor parte del cuerpo, este nuevo avance supone un enorme paso adelante. Y sin duda tiene potencial para revolucionar la investigación en este campo.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. Lea el artículo original. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Ken Valyear es profesor de neurociencia cognitiva en la Universidad de Bangor.
Imagen: el veterano de Vietnam Fred Downs levanta el pulgar durante una demostración de tecnología de brazo protésico modular. REUTERS/Kevin Lamarque
