Es de esperarse que en los siguientes meses empezarán a publicarse noticias asegurándonos que pronto podremos manejar aparatos prostéticos con el pensamiento. Está programado que la patada inaugural del primer partido del Mundial FIFA 2014, de este verano, sea dada por un adolescente paralizado de la cintura para abajo, vestido con un traje robótico, controlado por la mente mediante una interfaz cerebro-máquina.
El traje constará de aparatos metálicos motorizados que le darán soporte a las piernas y ayudarán al adolescente a realizar la patada. Este exoesqueleto será estabilizado por medio de giroscopios y tendrá sensores que transmitirán la sensación de presión, cuando alguno de los pies toque el piso. El adolescente será entrenado por varios meses en un simulador de realidad virtual para aprender a traducir sus pensamientos en acciones, mediante el aparato prostético. El proyecto “Walk Again” está siendo desarrollado en colaboración con instituciones de Estados Unidos, Suiza y Brasil. Cantidades exorbitantes de dinero han sido invertidas para desarrollar este tipo de tecnología que promete, no sólo mejorar la calidad de vida de personas que sufren discapacidades motoras severas, sino abrir el mercado para aplicaciones en videojuegos u otros aparatos electrónicos.
Pero, ¿qué es una interfaz cerebro-máquina?
Una interfaz cerebro-maquina (BMI, del inglés brain-machine interface) es un dispositivo que permite establecer una comunicación entre el cerebro (por medio de su actividad eléctrica) y el mundo externo, sin la ayuda de los nervios periféricos o de la actividad motora. El propósito es convertir las intenciones del usuario en acciones.
Las señales neuronales que representan dichas intenciones pueden ser adquiridas de forma invasiva, mediante el implante de electrodos de registro directamente en el cerebro, o de manera no invasiva mediante la electroencefalografía (EEG). Ambos métodos tienen una resolución temporal alta, es decir, pueden producir una señal de forma inmediata. Para adquirir las señales de forma invasiva se necesita realizar una craneotomía (orificio en el cráneo) e introducir electrodos en la proximidad de las neuronas o en la superficie de la corteza cerebral. En general, este tipo de experimentos sólo se lleva a cabo en primates no humanos o en roedores. En contraste, cuando se recurre al EEG, se registra la suma de actividad de muchas neuronas mezcladas y atenuadas por las diferentes capas de tejido y hueso. A manera de analogía, en la técnica invasiva es como si estuvieras escuchando la conversación de una sola persona o un grupo pequeño de personas, pero uno se pierde las conversaciones de todos los demás, de ahí que su resolución espacial es baja; mientras que en el método no invasivo es como si uno estuviera escuchando muchas —pero no todas— las conversaciones simultáneamente desde otro cuarto.
El reto, en términos neurocientíficos, es descifrar el patrón y el lenguaje de todas estas conversaciones simultáneas. En otras palabras, poder “leer la mente” a partir de la actividad eléctrica de grupos de neuronas. Actualmente conocemos ciertos principios del código neural, pero aún nos falta mucho por saber.
Una crítica a los proyectos de interfaz cerebro-máquina
Uno de los aspectos fundamentales de este tipo de dispositivos es maximizar la transferencia de información del cerebro a la máquina de la forma más veloz posible. Un análisis reciente comparó el nivel de transferencia de información durante un periodo de tiempo en los distintos experimentos con BMI. La lógica es que un bit de información representa la habilidad de producir una respuesta binaria (sí/no) con una confiabilidad de 100%. Cuando la ejecución es al 100%, una vez cada segundo, se dice que la transferencia de información es de 1 bit por segundo. Estudios demuestran que nuestro cerebro tiene la capacidad de transferir información a esa velocidad para producir movimiento. En la actualidad, la tasa de transferencia en los estudios que emplean BMI tienen un rango de 0.03 a 0.17 bits por segundo. ¡Una diferencia abismal!
Dado que la mayoría de los pacientes paralizados conservan algún tipo de movimiento con la capacidad de transferir información a una tasa similar de 1 bit por segundo (por ejemplo, el parpadeo de los ojos), resulta sorprendente que no se enfoquen en desarrollar una tecnología basada en señales con tasas de transferencia mucho más confiables y con niveles de ejecución más altos.
Es posible que para el Mundial FIFA 2014 el adolescente cuadriapléjico realice la patada inaugural mediante un dispositivo BMI, después de varios meses de intenso entrenamiento. Pero no esperen que sea su último día en la silla de ruedas. Hay preguntas mucho más básicas que la ciencia tiene que responder antes de poder desarrollar esta tecnología de forma confiable.