Un implante cerebral permite que un hombre encerrado traduzca sus pensamientos en oraciones escritas

Reeditado por Platón

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Imágenes de neurofeedback implante cerebral

La ELA (esclerosis lateral amiotrófica) es devastadoramente cruel. A medida que las neuronas que controlan el movimiento mueren lentamente, pierdes la capacidad de caminar, hablar y respirar. Tu mente permanece aguda, pero estás completamente encerrado, sin ninguna forma de comunicarte con el mundo exterior.

Eso es lo que experimentó un hombre de 37 años. Diagnosticado a los 30 años, en solo 4 meses perdió la capacidad de hablar y caminar. En dos años, ya no podía mover los ojos, su única forma de comunicarse con su esposa y su hijo pequeño. Respirando a través de un ventilador y completamente paralizado, estaba atrapado dentro de su mente.

Decidido a salir de su prisión física, el hombre se inscribió en un procedimiento altamente experimental. Se implantaron quirúrgicamente dos conjuntos de microelectrodos en las regiones del cerebro que controlan el movimiento. Poco más de 100 días después de la cirugía, y después de un extenso entrenamiento, el paciente pudo usar su mente para expresar sus pensamientos en oraciones completas.

¿Su primera petición? Cambie la posición de su cuerpo para estar más cómodo. ¿Su próximo? “Me gustaría escuchar el disco de [una banda] fuerte”, luego “Ahora una cerveza”.

“La gente realmente ha dudado si esto era siquiera factible”, dijo Dra. Mariska Vansteensel del Centro Médico Universitario de Utrecht, que no participó en el estudio, para Ciencia:.

Si se replica, el sistema promete devolver la comunicación a cientos de miles de personas que están encerradas en sus mentes, ya sea por ELA, accidente cerebrovascular, cáncer o lesiones cerebrales traumáticas. Por ahora, el método aún está lejos de estar listo para su uso clínico. Dejando de lado los años de capacitación, el procedimiento se adapta en gran medida a cada persona, con una factura considerable de al menos $ 500,000 durante los primeros dos años.

El campo también está sumido en la controversia, con dos de los autores del estudio envuelto en un escándalo de mala conducta científica para su trabajo anterior en pacientes encerrados. En cuanto al nuevo trabajo, la Dra. Natalie Mrachacz-Kersting, experta en implantes cerebrales de la Universidad de Freiburg, que no participó pero conoce su historia, dijo: “Diría que es un estudio sólido.."

Al paciente no podría importarle menos. “Primero quiero agradecer” al Dr. Niels Birbaumer, el autor principal del estudio, dijo con la mente. Un año después, “mi mayor deseo es una cama nueva y que mañana los acompañe a un asado”, le dijo a su familia.

El largo camino hasta allí

La cirugía cerebral no es la primera opción de nadie.

Después de su diagnóstico, el hombre trazó un plan de juego familiar para cualquier familia que lucha contra la ELA. En su centro había un dispositivo de seguimiento ocular que podía usar para deletrear sus pensamientos. Pero a medida que los músculos alrededor de sus ojos fallaron gradualmente, ya no pudo fijar su mirada, inutilizando el rastreador. Posteriormente, la familia desarrolló su propio sistema de lápiz y papel para poder rastrear pensamientos simples basados en los movimientos de sus ojos. Era rudimentario: cualquier movimiento ocular observable se considera un "sí", de lo contrario asumen "no".

Al darse cuenta de que pronto podría perder todo el control visual, el paciente comenzó su viaje para comunicarse solo a través de las señales eléctricas de su cerebro. Con el surgimiento de software cada vez más poderoso e implantes cerebrales biocompatibles, conectando el cerebro a las computadoras—y eludir el daño neural— se está convirtiendo en una estrategia muy poderosa, aunque todavía experimental, para combatir la parálisis.

Comenzando con una configuración no invasiva, se le colocaron electrodos en la superficie de su cráneo para capturar los amplios patrones eléctricos de su cerebro. Debido a que el cráneo dispersa las señales y genera ruido, el sistema también midió las señales eléctricas a través del ojo como una fuente de datos separada. Desarrollado por los autores del estudio Birbaumer y su colaborador de mucho tiempo, el Dr. Ujwal Chaudhary, el sistema funcionó en un binario "sí" o "no".

Dentro de un año, las comunicaciones fallaron una vez más. Anticipando su destino de encierro total, el hombre, de acuerdo con su esposa y hermana, evitó los ojos por completo. En cambio, optaron por implantes cerebrales para aprovechar directamente sus señales neuronales.

Un largo camino todavía

En junio de 2018, solo tres años después de su diagnóstico, al hombre le implantaron dos electrodos de micromatrices en su corteza motora. Cada implante contenía 64 canales para escuchar la actividad de su cerebro como una forma de decodificar y comunicarse con el mundo exterior.

No es una idea nueva. Un estudio en 2016 usó implantes cerebrales, un total de 16 electrodos, en una mujer para controlar la escritura imaginando movimientos en su mano. A diferencia del paciente actual, todavía era capaz de parpadear, lo que hacía que su caso fuera diferente. "Realmente no sabemos si la comunicación, incluso a partir de señales cerebrales, sigue siendo posible una vez que falla todo el control muscular", dijeron los autores del estudio.

Casi de inmediato, chocaron contra una pared. Un día después del implante, mientras el paciente aún podía mover los ojos, el equipo le pidió que confiara en la estrategia anterior de la familia de comunicar "sí" o "no" mientras monitoreaba las señales de su cerebro. Desafortunadamente, las señales eran demasiado débiles. Pedirle al paciente que imagine movimientos de manos, lengua o pies, todos trucos de trabajos anteriores, tampoco logró generar señales neuronales capaces de decodificar sus intenciones.

Casi tres frustrantes meses después, el equipo cambió su estrategia. Aprovecharon la neurorretroalimentación, un método que permite a alguien modificar sus señales cerebrales con retroalimentación en tiempo real sobre si ha tenido éxito. Suena como una meditación entre lo académico y la nueva era, y es un poco inusual como paradigma de entrenamiento. Pero neurorretroalimentación está siendo probado como un método de autocontrol de las funciones cerebrales para una variedad de trastornos, incluyendo ansiedad, depresión., insomnio, adicción y otros, con diferentes niveles de éxito.

Aquí, el equipo usó neurorretroalimentación auditiva como una forma de medir mejor las respuestas neuronales cerca de los electrodos implantados. Primero tocaron un tono y le pidieron al hombre que tratara de manipular el tono ya sea más alto o más bajo. Debajo del capó, los disparos neuronales del hombre aumentaron más rápido o más lento según el tono, lo que proporcionó una línea de base poderosa.

implante cerebral — *Crédito de la imagen: Chaudhary et al, Naturaleza*

La estrategia funcionó. El paciente pudo cambiar el tono del tono en su primer intento. En dos semanas pudo igualar el tono simplemente concentrándose. Estas pruebas iniciales permitieron al equipo seleccionar neuronas altamente receptivas y, utilizando los datos, idearon una estrategia simple: manteniendo un tono alto o bajo, podía indicar "sí" o "no" al principio y, posteriormente, letras individuales. .

Un largo camino por delante

El entrenamiento fue duro. En cada día de sesión, el equipo comenzó con 10 minutos de registros de referencia mientras el hombre descansaba.

“Así es como podemos ejecutar nuestro programa de software para determinar la tasa de activación de diferentes canales individuales” para ver cuáles son óptimos para la neurorretroalimentación, explicaron los autores. En general, el hombre coincidió con el 80 por ciento de los comentarios antes de continuar con las sesiones de ortografía. En los primeros tres días, pudo deletrear su propio nombre, el de su esposa y el de su hijo.

Pero sigue siendo una tarea agotadora: incluso con meses de entrenamiento, podía comunicarse a un carácter por minuto, o 131 caracteres por día. Y eso es sólo los inteligibles. Desafortunadamente, incluso con el entrenamiento no hubo un aumento en la velocidad.

Sin embargo, por minucioso que sea, el hombre puede comunicarse con su equipo de atención y su familia. Un mensaje le pedía que levantara más la cabeza cuando tenía visitas. Otro no pidió camisas, sino calcetines para pasar la noche.

“Incluso dio sugerencias para mejorar su desempeño en la ortografía deletreando 'activar el reconocimiento de palabras'”, dijeron los autores unos seis meses después del implante. Al cabo de un año, le dijo al equipo: “Muchachos, funciona tan fácilmente” y le pidió a su esposa una buena cena de “sopa goulash y sopa de guisantes dulces” en su sonda de alimentación.

El tiempo, trágicamente, no estaba de su lado. En los tres años transcurridos desde su implantación, las comunicaciones se ralentizaron y se volvieron cada vez más plagadas de errores, hasta el punto de ser completamente incomprensibles.

Por qué sucedió esto sigue siendo un misterio, pero los expertos creen que es probable que se deba a la formación de tejido cicatricial alrededor de los electrodos, que amortiguan las señales del cerebro. Aunque los autores no reportaron ninguna inflamación o infección en el área del implante, siempre es un riesgo.

Pero como pionero, el estudio esboza un nuevo comienzo para las personas encerradas. Es una gran recompensa con una responsabilidad extremadamente alta: muchos pacientes en esta etapa pueden estar al final de sus vidas. ¿Cuánta confianza podemos tener en una tecnología que decodifica sus opiniones sobre el tratamiento y las decisiones médicas? ¿Qué sucede si el implante cerebral malinterpreta un pensamiento que implica su cuidado? Y para las enfermedades que no tienen cura, ¿en qué momento estos puentes mente-máquina se convierten en falsas esperanzas para los seres queridos a medida que el cerebro se desvanece lentamente?

Por ahora, al valiente paciente no le preocupa todo eso. Con el implante le pidió a su hijo de cuatro años que viera la serie de Disney Robin Hood, o "bruja y mago" en Amazon. "Amo a mi hijo genial", dijo con su cerebro.

Crédito de la imagen: Centro Wyss

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