Menú
Con tu apoyo hay más Libertad
  • Sin Publicidad
  • Acceso a Ideas
  • La Ilustración Liberal
  • Eventos
MEDICINA Y SALUD

¡Mono, mueve tu brazo-robot!

Ver una manzana, mover el brazo hacia ella, cogerla con los dedos y mover la mano hacia la boca constituye una acción que somos capaces de llevar a cabo con una precisión absoluta desde los primeros meses de vida. Nada más familiar que la mente. Sin embargo, las bases neurológicas de esta tarea aparentemente sencilla ponen en evidencia los parcos conocimientos que poseen los científicos sobre la mente en relación con el cuerpo. Este último y el cerebro de cualquiera de nosotros son observables por terceros; ahora bien, la mente, una entidad privada, escondida en las circunvalaciones de la materia gris y rabiosamente subjetiva, sólo es accesible a su dueño.

0
En verdad, esto era cierto hasta hace bien poco. Hoy, los avances en neurología y las nuevas técnicas de imágenes médicas, como el tomógrafo de emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética nuclear (RMN), están permitiendo a los científicos zambullirse en el mar de neuronas que constituye nuestra masa pensante, para así desvelar cómo se comunica nuestra mente y el cuerpo.

Dicho de otro modo, la manera en que nuestro cerebro coordina y ejecuta las actividades cotidianas, desde pensar, ver y memorizar hasta el movimiento del pie para chutar el balón. Éste era el objetivo de los científicos involucrados en el proyecto internacional conocido como la Década del Cerebro, que acaba de concluir, pero sólo en el calendario.

Los frutos del esfuerzo empiezan a florecer por doquier. Un artículo publicado en el último número de la revista Nature aporta datos más que interesantes acerca de cómo procesa el cerebro las acciones motoras. Un equipo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Duke acaba de probar un ingenio neuronal en monos que permite a estos animales utilizar sus propias señales cerebrales, que son detectadas por una red de electrodos implantados, para controlar un brazo robotizado con el fin de hacerse con una ración de alimento. Los investigadores incluso transmitieron las señales por medio de Internet, lo que permitió el control de una prótesis articulada situada a unos 960 kilómetros.

De acuerdo con el equipo de investigadores estadounidenses, este sistema de registro y análisis neuronal, cuyos electrodos permanecieron implantados en los animales durante dos años, podría constituir las bases de una interfase máquina-cerebro capaz de ayudar a los pacientes con parálisis a mover una prótesis robotizada de brazo o de pierna. Por otro lado, esta línea de investigación aporta pistas de gran relevancia sobre el modo en que nuestro kilo y medio de materia gris procesa la información, una actividad que implica la intervención conjunta de millones y millones de grupos de neuronas o células nerviosas. También arroja algo de luz en torno a la denominada plasticidad neuronal, que hace referencia a la capacidad de nuestras neuronas para adaptarse a nuevas circunstancias.

En el artículo que aparece en Nature, Miguel Nicolelis y sus colegas de la Universidad de Duke explican cómo han probado su neuroprótesis en una pareja de monos. Para ello, injertaron en sus cerebros ni más ni menos que 96 electrodos del tamaño de la sección de un pelo. La técnica utilizada, que recibe el nombre de registro de población multineural, fue desarrollada por el propio Nicolelis y uno de sus colaboradores, John Chaplin.

La idea es sencilla: grabar la actividad de un elevado número de neuronas de forma separada, para luego combinar toda la información neuroeléctrica así sonsacada con la ayuda de un sistema informático. Los investigadores implantaron los numerosos electrodos en diversos puntos de la corteza cerebral de los primates, incluida el área motora, que se encarga de controlar los movimientos. Después, Nicolelis registró la información que facilitaban los electrodos cuando los animales aprendían a ejecutar una determinada tarea, como por ejemplo alcanzar una ración de comida. La ejecución de este gesto de forma repetitiva era registrada y analizada en el ordenador, para de esta forma intentar en lo posible predecir la trayectoria de la mano del simio a partir de las señales cerebrales. No hay que olvidar que la actividad fundamental del sistema nervioso son los impulsos eléctricos: cualquier pensamiento o cualquier movimiento constituyen un fenómeno eléctrico o una serie de fenómenos eléctricos.

Durante el análisis, los científicos utilizaron modelos matemáticos simples para adivinar en tiempo real la trayectoria de los miembros superiores mientras los animales aprendían a realizar determinados movimientos manuales. En un trabajo previo que publicamos en la revista Nature Neuroscience de julio de 1999, comprobamos que las ratas eran capaces de emplear la actividad de diferentes poblaciones neuronales para controlar un brazo robotizado, que empleaban para aproximar agua a la boca.

Al principio del experimento, los roedores tenían que presionar una palanca para desencadenar la actividad cerebral que movía el brazo artificial. Pero tras un cierto tiempo de entrenamiento, las ratas empezaron a tener el control de la situación y apenas precisaban recurrir a la palanca para hacerse con la ración de agua, dice Chaplin, de la Universidad Estatal de Nueva York.

Quien habla a continuación es Nicolelis: Tanto en los experimentos con ratas como en los llevados a cabo con los monos, hemos encontrado dos cosas asombrosas. La primera es que las señales nerviosas que denotan la trayectoria de los brazos emergen de manera simultánea en toda la corteza cerebral bajo el dominio de los electrodos. Este hallazgo tiene importantes repercusiones en la teoría de la codificación cerebral que sostiene que la información sobre las trayectorias está distribuida en diferentes regiones corticales y que difiere ligeramente en cada una de éstas. La segunda conclusión es que la unidad funcional en este tipo de proceso motor no apoya la tesis de que resida en una sola neurona. Más bien da pábulo a la idea de que probablemente el cerebro cuenta con vastas poblaciones de neuronas distribuidas por numerosas áreas cerebrales que trabajan de forma coordinada para generar un comportamiento, señala Nicolelis.

Una vez que los investigadores constataron que el ordenador era capaz de predecir el movimiento de las manos a partir de los patrones cerebrales, se embarcaron en el gran reto. Éste consistía en utilizar las señales neuronales procesadas en el sentido opuesto, es decir, para hacer que los monos pudiesen controlar mentalmente un brazo-robot capaz de moverse en las tres direcciones del espacio. Paralelamente, volcaron los patrones neuronales en Internet, para comprobar si era factible controlar el movimiento de un brazo robotizado situado en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachussets).

La idea funcionó a la perfección, como reconoce Mandayam Srinivasan, director del Laboratory for Human and Machine Haptic, del MIT. Fue como si el mono tuviera un brazo virtual de casi mil kilómetros de largo, comenta este científico. Como ya se ha mencionado, esta línea de investigación neurológica supone una esperanza para las personas paralíticas, ya que podrían accionar prótesis robotizadas con la ayuda de la fuerza de su mente. Algunos ensayos ya se han realizado en este sentido.

El año pasado la prensa se hizo eco del desarrollo de un ordenador capaz de escribir los pensamientos de un inválido. El profesor Niels Birbaumer y sus colegas de la Universidad de Tübingen, en Alemania, conectaron por medio de unos electrodos una máquina traductora de pensamientos o TTD en la cabeza de Hans-Peter Salzmann, un ex abogado que sufre desde 1993 esclerosis lateral amiotrófica (ELA), patología neuronal que causa parálisis.

El sistema también ofrece un nuevo paradigma para estudiar cuestiones básicas del procesamiento de la información por parte del cerebro. Por ejemplo, ahora que hemos sido capaces de utilizar las señales cerebrales para controlar una prótesis robotizada podemos plantearnos la posibilidad de modificar el brazo o proporcionar al animal de un feedback visual o táctil, y observar cómo el cerebro se adapta a él. A partir de los datos obtenidos, podríamos inferir cómo trabaja un cerebro normal, concluye Nicolelis que, dicho sea de paso, ya tiene en mente aumentar de 96 a mil el número de electrodos implantados en la cabeza del mono, así como convertir en miniatura los circuitos necesarios para registrar las señales cerebrales. Habrá pues que estar atentos a los resultados de los próximos experimentos.
0
comentarios

Servicios