El grupo de Chang trabajó inicialmente para caracterizar la parte del cerebro que produce fonemas y, por lo tanto, el lenguaje, una región pobremente definida llamada corteza laríngea dorsal. Luego, los investigadores aplicaron estos hallazgos para desarrollar un sistema de decodificación de voz que muestra el discurso previsto del usuario como texto en una pantalla. En 2021 informaron que este dispositivo permitía a una persona incapaz de hablar después de sufrir un derrame cerebral comunicarse utilizando un vocabulario preseleccionado de 50 palabras y una velocidad de 15 palabras por minuto. «Lo más importante que hemos aprendido», dice Chang, «es que ya no es una teoría, es posible descifrar palabras completas».
A diferencia de otros grupos, Chang no registró la actividad de las neuronas individuales. En cambio, utiliza electrodos en la superficie de la corteza que registran la actividad promedio de las poblaciones neuronales. Las señales no son tan precisas como las de los electrodos implantados en la corteza, pero el enfoque es menos invasivo.
La pérdida más profunda de las habilidades de comunicación ocurre en pacientes encerrados, personas que están conscientes pero no pueden hablar ni moverse. En marzo de 2022, un equipo dirigido por el neurocientífico Ujwal Chaudhary de la Universidad de Tübingen pudo comunicarse con un hombre que padecía esclerosis lateral amiotrófica (ELA). El hombre había confiado previamente en el movimiento de los ojos para comunicarse hasta que la enfermedad lo privó gradualmente de la capacidad de mover los ojos también.
El equipo obtuvo el consentimiento de la familia para implantarle una interfaz cerebro-computadora. Luego le pidió que imaginara los movimientos para usar su actividad cerebral para seleccionar letras en una pantalla. Cuando eso no funcionó, los investigadores intentaron tocar un tono que imitara la actividad cerebral del hombre (un tono más alto para más actividad, un tono más bajo para menos) y le enseñaron a modular su actividad neuronal para que el tono aumentara por » sí» y disminuido por «no». De esa manera podría elegir una letra cada minuto más o menos.
Del laboratorio al mercado
Según Amy Orsborn, que investiga BCI en primates no humanos en la Universidad de Washington en Seattle, estos estudios de casos sugieren que el campo está evolucionando rápidamente. Pero si bien los éxitos iniciales atrajeron la atención de los medios y los inversores, las BCI están lejos de mejorar la vida cotidiana de las personas que han perdido la capacidad de moverse o hablar. Actualmente, los pacientes individuales usan interfaces cerebro-computadora en sesiones cortas e intensas; casi todos deben estar conectados físicamente a una serie de computadoras y supervisados por un equipo de científicos que trabajan constantemente para mejorar y recalibrar los decodificadores y el software asociado. «Lo que quiero», dice Hochberg, «es un dispositivo que esté disponible, prescribible, listo para usar y que pueda implementarse rápidamente». Además, idealmente, tales dispositivos durarán toda la vida.
Muchos expertos líderes de la industria ahora colaboran con empresas para desarrollar estos mismos dispositivos. Chaudhary, por otro lado, cofundó la empresa sin fines de lucro ALS Voice en Tübingen para desarrollar neurotecnología para pacientes encarcelados.
Los dispositivos Blackrock Neurotech han sido un pilar de la investigación clínica durante 18 años. La empresa quiere llevar un sistema BCI a la madurez del mercado en 2023, explica el CEO Florian Solzbacher. La empresa superó un obstáculo importante en noviembre de 2021 cuando la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU., responsable de aprobar dispositivos médicos, aprobó los productos de la empresa para un proceso de revisión acelerado para facilitar el desarrollo comercial.
Un posible primer producto podría ser cuatro matrices implantadas conectadas por cables a un pequeño dispositivo. Sin embargo, Blackrock Neurotech también está trabajando en interfaces cerebro-computadora completamente inalámbricas; Neuralink y Paradromics se han fijado el objetivo de desarrollar dispositivos similares.
Las dos compañías también tienen como objetivo aumentar el ancho de banda de la señal, lo que se espera mejore el rendimiento del dispositivo al aumentar la cantidad de neuronas cuya actividad se registra. La interfaz de Paradromics, actualmente en prueba en ovejas, tiene 1600 canales distribuidos en cuatro módulos.
El sistema de Neuralink usa electrodos muy delgados y flexibles llamados cables que están diseñados para adaptarse a la forma del cerebro y reducir las respuestas inmunitarias, dice Shenoy, quien trabaja como consultora para la compañía. El objetivo es hacer que el dispositivo sea más duradero y las grabaciones más estables. Neuralink aún no ha publicado artículos revisados por pares, pero una publicación de blog de 2021 informó el éxito de implantar cables en el cerebro de un mono, captando señales en 1024 sitios.
Además de Blackrock Neurotech, hasta ahora solo otra compañía ha logrado desarrollar una interfaz cerebro-computadora que ya ha tenido un uso a largo plazo en humanos. La empresa Synchron, con sede en Nueva York, ha desarrollado un «stentrode», un conjunto de 16 electrodos dispuestos alrededor de un stent para los vasos sanguíneos. El dispositivo se puede implantar en un día de forma ambulatoria; se empuja a través de la vena yugular en el cuello hacia una vena por encima de la corteza motora. La tecnología se usó por primera vez en una persona con ELA en agosto de 2019 y la FDA la aceleró un año después.
Al igual que los electrodos utilizados por Chang, el Stentrode no tiene la alta resolución de otros implantes y, por lo tanto, no se puede utilizar para controlar prótesis complejas. Pero permite que las personas que no pueden moverse o hablar controlen un cursor en una tableta para escribir texto, navegar por la web y controlar otros dispositivos.
Según Thomas Oxley, cofundador de Synchron, la empresa presenta una prueba de concepto en la que cuatro personas utilizarán el sistema inalámbrico en casa en su día a día. El siguiente paso ahora es probar el dispositivo en un estudio a gran escala e investigar si mejora significativamente la calidad de vida de los usuarios.
futuros retos
La mayoría de los investigadores que trabajan en interfaces cerebro-computadora son realistas acerca de los desafíos que se avecinan. «Los BCI son más complicados que cualquier otro dispositivo neurológico jamás construido», dice Shenoy. «Probablemente se necesitarán algunos años más de arduo trabajo para que la tecnología madure».
Orsborn señala que los dispositivos comerciales deben funcionar durante meses o años sin la supervisión de un experto y servir a todos los usuarios por igual. Él cree que los avances en el aprendizaje automático resolverán el primer problema al permitir que los usuarios recalibren su dispositivo ellos mismos. Es más difícil lograr un buen rendimiento constante para todos los usuarios. «La variabilidad de persona a persona es la gran incógnita que no sabemos cuán problemática puede llegar a ser», dice Orsborn. En primates no humanos, incluso las pequeñas desviaciones en la colocación de los electrodos pueden afectar a los circuitos neuronales muestreados. En los humanos, también existe el hecho de que no todos aprenden y piensan igual, y que la enfermedad subyacente que el paciente lleva consigo también podría influir en el funcionamiento del cerebro de la persona afectada.
«Los BCI son más complicados que cualquier otro dispositivo neurológico jamás construido»(Krishna Shenoy, neurocientífica)
También hay acuerdo en que las interfaces cerebro-computadora plantearán cuestiones éticas que deben responderse, desde la privacidad hasta la autonomía personal. Como señalan los expertos en ética, los usuarios siempre deben tener control total sobre la salida del dispositivo. Y aunque las tecnologías actuales no pueden descifrar los pensamientos de las personas, los desarrolladores de interfaces cerebro-computadora seguirán recopilando una gran cantidad de datos sobre la salud cerebral de los usuarios y el comportamiento de comunicación en general. Además, las BCI representan un nuevo tipo de riesgo de ciberseguridad.
Los usuarios de implantes cerebrales también deben preocuparse de que sus dispositivos no sean compatibles para siempre o de que los fabricantes cierren repentinamente. Ya existen casos en los que los pacientes se sienten abandonados después.
Sin embargo, Degray espera que las interfaces cerebro-computadora lleguen pronto a más personas. Lo que más quiere es una tecnología que le permita volver a rascarse las cejas a pesar de estar paralizado. «Todos me miran en silla de ruedas y siempre dicen: ‘Ay, pobre hombre, ya no puede jugar al golf’. Es muy malo. Pero el verdadero susto llega en medio de la noche cuando una araña te cruza la cara». Es realmente malo».
