El futuro de la medicina: 'avatares' controlados con la mente
¿Recuerdas la exitosa película Avatar, en donde el cerebro humano podía controlar un cuerpo híbrido, ver lo que veía y sentir lo que sentía?
Científicos de la Universidad Duke están un paso más cerca de convertir en realidad ese concepto, con importantes aplicaciones para la medicina . Los investigadores desarrollaron un sistema mediante el cual un mono puede controlar con su cerebro un brazo virtual y recibir las sensaciones de ese apéndice.
El objetivo final es construir un traje robótico controlado totalmente por la actividad cerebral, que dará retroalimentación táctil al usuario, dice el doctor Miguel Nicolelis, coautor del estudio y neurólogo de la Universidad Duke. Esto podría permitir a una persona tetrapléjica o con el síndrome de cautiverio (personas que no pueden comunicarse con el mundo exterior pero que tienen intactas sus funciones mentales), moverse, caminar y sentir las texturas a través de las manos y los pies robóticos.
“En esencia, vamos a proporcionarles un nuevo cuerpo a estos pacientes”, dice Nicolelis. “Es casi como un chaleco de cuerpo completo, pero el chaleco va a llevar el cuerpo del paciente”.
El nuevo estudio que se publicó en la revista Nature representa un hito en las interrelaciones máquina-cerebro en donde se demuestra que es posible que el cerebro decodifique señales motrices y también reciba realimentación sensorial , dice Sliman Bensmaia, profesor asistente de la Universidad de Chicago, quien no participó en esta investigación.
El experimento consistió en implantar filamentos similares al pelo que actúan como sensores en el cerebro, aproximadamente a 3 o 4 milímetros de profundidad. En los monos se demostró que estos implantes funcionan durante siete años sin complicaciones, lo que sugiere que son seguros para el uso en humanos, dice Nicolelis.
En esta interrelación cerebro-máquina-cerebro, las señales del cerebro del animal se enviaron al avatar de un brazo, y después fueron de regreso al cerebro del mono.
Los monos usaron el avatar para sentir tres objetivos visualmente idénticos, pero con texturas distintas que podían sentirse con el brazo virtual. Una señal enviada al cerebro indicaba una textura, con la que los monos identificaron cada objetivo. Mediante su mente dirigieron el brazo virtual para diferenciar los objetivos de acuerdo con su textura. Un mono realizó la tarea correctamente el 85% de las veces y otro más del 60%.
Estos monos no tocaron estos objetos con su verdadera piel, o movieron sus cuerpos reales. Se parece a Avatar, aunque Nicolelis señala que este grupo tuvo la idea primero, y publicó una investigación similar en la revista Scientific American en 2002 .
Anteriormente el equipo de Nicolelis demostró este concepto en 2008, cuando su grupo logró que un mono rhesus en Carolina del Norte controlara mentalmente la forma de caminar de un robot en Japón. Los investigadores implantaron electrodos en el cerebro del mono y mientras este utilizaba una caminadora, los electrodos grababan las respuestas de la corteza sensorial y motora del cerebro, y los sensores en la pierna del animal registraban los patrones para caminar.
Todos estos datos ayudaron a pronosticar la rapidez con que se movían las piernas del mono y la longitud de la zancada. Mientras tanto, en Japón, un robot recibió la información y comenzó a moverse en sincronía con el mono en tiempo real, a pesar de que estaba a miles de kilómetros de distancia. Lo más sorprendente, es que el mono siguió transmitiendo estas señales unos minutos más después de que los investigadores apagaron la caminadora.
El siguiente reto en esta área de investigación es llegar a nuevos algoritmos más sofisticados para la retroalimentación sensorial, dice Bensmaia en un correo electrónico. El paciente debe recibir toda la información desde un brazo robótico de una forma intuitiva.
“Lo ideal es que las sensaciones evocadas por las neuroprótesis puedan duplicar a las que provoca el miembro de origen. De otra manera, los pacientes recibirán una gran cantidad de señales del brazo que podría confundirlos en lugar de ayudarlos”, dice Bensmaia.
Nicolelis espera presentar un traje robótico de cuerpo completo en la Copa Mundial de Futbol de la FIFA en 2014, en su país natal, Brasil, y lograr que un niño tetrapléjico camine hacia el campo de futbol y de la patada inicial. La investigación de su equipo es parte de Walk Again Project , un consorcio internacional de investigadores que buscan restaurar el movimiento de las personas que no pueden mover sus extremidades.
“En la próxima década, con demostraciones como esta y otras más que llegarán en los siguientes meses, vamos a ser testigos del surgimiento de estos nuevos dispositivos neurprostéticos, que se controlan únicamente con el pensamiento”, dice. “Va a ser un desarrollo muy importante en la medicina de rehabilitación”.
