El peligro de las Ideas

Implantes cerebrales. Interfaz cerebro-máquina

Implantes cerebralesPodría ser el primer paso hacia la auténtica inmersión en el mundo de lo virtual, donde se pudiera «sentir» el mundo generado a tu alredor por la computadora. Un equipo internacional de neuroingenieros ha desarrollado una interfaz cerebro-máquina que es bi-direccional. En un experimento unos monos, mediante implantes cerebrales, podían controlar una mano virtual y también recibían estimulación con información que engañaba a su cerebro, haciéndoles «sentir» la textura de los objetos virtuales.

Implantes cerebrales en primates

Una vez probado con éxito en primates, estos interfaces neurales podrían en un inmediatImplantes cerebraleso futuro permitir a los humanos desde controlar prótesis de miembros (o incluso exoesqueletos robóticos) hasta sentir los objetos del mundo real. Pero antes de adelanta acontecimientos, exploremos cómo funciona todo esto. Cuando usas guantes voluminosos la información sensorial aportada a tu cerebro por los dedos se ve amortiguada por la barrera entre tus manos y los objetos. El resultado es una comunicación unidireccional: tu cerebro puede dar instrucciones a tus dedos, pero aquellos no devuelven al cerebro una retroalimentación precisa de sus percepciones. En consecuencia, tenemos que fiarnos de otros sentidos – generalmente la visión – para conocer con más exactitud lo que estamos tocando.

Implantes cerebralesPara obtener la máxima información de las yemas de los dedos, es necesario que haya una interfaz de dos direcciones entre el cerebro y las manos. Cuando el cerebro puede recibir la información táctil de sus manos sobre, por ejemplo, la textura de unas llaves que está manipulando, puede hacer casi instantánea los ajustes que le darán una mejor destreza, o ayudarle a elegir la llave correcta.

Los interfaces cerebro-máquina han recorrido un largo camino en los últimos años, pero con pocas excepciones, estos sistemas han constituido casi exclusivamente  interfaces de un solo sentido.

Implantes cerebrales. Universidad de Duke

Para demostrar el poder de una interfaz de doble sentido, un equipo de neuroingenieros de : Implantes cerebralesmonkeys brain stimulationla Universidad de Duke han diseñado una interfaz cerebro-máquina-cerebro (BMBI) para ponerla a prueba en monos: «Esta es la primera demostración de una interfaz cerebro-máquina-cerebro, que establece una relación directa y bidireccional entre un cerebro y un cuerpo virtual», dijo Miguel Nicolelis, director del experimento. «En este BMBI, el cuerpo virtual está controlado directamente por la actividad cerebral del animal, mientras su mano virtual genera información de retroalimentación táctil que inducida a través de microestimulación eléctrica directa de otra región de la corteza cerebral del animal.»

Implantes cerebrales: ¿cómo funciona?

Así es como funciona todo: el BMBI toma  comandos de movimiento de 50 a 200 neuronas en la corteza motora del mono y los utiliza para controlar el funcionamiento de un «avatar» virtual de la mano, no muy diferente de la clásica interfaz de un solo sentido. Sin embargo, la nueva interfaz también implementa un mecanismo de retroalimentación, en donde la información sobre la textura de un objeto virtual se entrega directamente al cerebro a través de algo conocido como microestimulación intracortical, o «ICMS» para abreviar. Cuando un mono recibe información en forma de ICMS, miles de neuronas en su cerebro (las neuronas que realmente corresponden a señales táctiles de las manos) reciben la estimulación eléctrica a través de electrodos cuidadosamente colocados en el cerebro.

[youtube WTTTwvjCa5g nolink] Esta interfaz bidireccional permite a los monos a participar en lo que los investigadores llaman «exploración activa al tacto» de un conjunto de objetos virtuales. Utilizando sólo su cerebro, los monos eran capaces de dirigir su mano avatar por la superficie de varios objetos virtuales y diferenciar sus texturas.

Para demostrar que los monos podían escoger objetos específicos basados en la retroalimentación táctil, los investigadores recompensaban a los monos por la selección de objetos con una textura específica. Cuando llevaban su mano virtual sobre el objeto correcto, se les daba una recompensa. El estudio se centró en el desempeño de esta tarea por dos monos. Tomó a uno de los monos sólo cuatro intentos el aprender a seleccionar el objeto correcto en cada ensayo, y al segundo, sólo nueve.

Implantes cerebrales ¿en humanos?

«El notable éxito con los primates no humanos nos hace creer que los seres humanos podrían realizar la misma tarea con mucha más facilidad en un futuro cercano», explica Nicolelis. Y continúa:

Algún día en un futuro próximo, los pacientes tetrapléjicos se aprovecharán de esta tecnología no sólo para mover los brazos y las manos y volver a caminar, sino también a sentir la textura de los objetos colocados en sus manos, o experiementar los matices del terreno por el que paseen con la ayuda de un exoesqueleto robótico portátil.

Esta investigación fue financiada en gran parte por los Institutos Nacionales de Salud, y se publica en Nature.

Artículo traducido y adaptado del original en inglés publicado en io9: Biotech Breakthrough: Monkeys can feel virtual objects using a brain implant.

[youtube gHq9MeNciUs nolink]

Implantes cerebrales. Referencias:

Millán, José del R. [en línea] Interfaces Cerebrales. IDIAP Research Institute, Rue du Simplon 4, 1920 Martigny, Switzerland. [consultado: 25-12-2011] [enlace externo]

José del R. Millán

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