El experimento supone un avance en el desarrollo de una prótesis que permita a los lesionados medulares controlar a la vez las dos manos solo con la actividad cerebral
DUKE CENTER FOR NEUROENGINEERING
Investigadores de la Universidad de Duke han conseguido que unos monos aprendan a controlar con la mente el movimiento de los brazos de su propio avatar. Parece una escena de ciencia ficción, pero los resultados del experimento suponen un avance importante para el futuro desarrollo de prótesis que respondan a las órdenes del cerebro de pacientes con parálisis y deficiencias motoras y sensoriales graves, un problema que afecta a millones de personas en todo el mundo. Hasta ahora, este tipo de interfaces se limitaba a mover un único miembro, pero el objetivo es poder dominar varios a la vez, como los dos brazos, algo fundamental en cualquier actividad diaria, desde escribir en un ordenador a comer con cuchillo y tenedor.
Según explican los autores, pioneros en el campo de las interfaces cerebro-máquina, en la revista Science Translational Medicine, los monos que participaron en el ensayo fueron entrenados en un entorno virtual, en el que veían su propio avatar. Primero, los macacos aprendieron a controlar los brazos de su «otro yo» utilizando un par de joysticks, para realizar una serie de tareas con las dos manos, pero después fueron capaces de aprender a utilizar su actividad cerebral para mover ambos brazos virtuales sin emplear nada más. El mono real lo pensaba, el mono virtual lo hacía.
Antes, los investigadores habían registrado cerca de 500 neuronas de varias áreas de ambos hemisferios del cerebro de los animales, el mayor número de neuronas registradas hasta la fecha. Cuando el rendimiento de los monos en el control de los dos brazos virtuales mejoró, los investigadores observaron la plasticidad generalizada en las zonas corticales de su cerebro. Descubrieron que el cerebro de los monos puede incorporar los brazos del avatar a la imagen interna de su cuerpo, un hallazgo del que los mismos investigadores informaron hace poco en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) de EE.UU. También observaron que las regiones corticales mostraban patrones específicos de actividad eléctrica neuronal durante los movimientos con las dos manos que diferían de la actividad neuronal producida para mover cada brazo por separado.
Un exoesqueleto en 2014
El estudio sugiere que grandes conjuntos neuronales -no neuronas individuales- definen la unidad fisiológica subyacente de las funciones motoras normales. Pequeños grupos de neuronas de la corteza cerebral pueden ser insuficientes para controlar los comportamientos motores complejos utilizando una interfaz cerebro-máquina. Es decir, saber qué van a hacer las neuronas que mueven el brazo izquierdo, por un lado, y las que mueven el brazo derecho, por el otro, no nos permiten predecir que van hacer juntas. «Este hallazgo apunta a una propiedad emergente del cerebro -una suma no lineal- cuando ambas manos están dedicadas a una misma tarea», explica Miguel Nicolelis, profesor de neurobiología en Duke y autor principal de la investigación.
«Los movimientos en los que empleamos las dos manos son muy importantes en nuestras actividades diarias, desde escribir en un teclado a abrir una lata», dice Nicolelis. «Las futuras interfaces cerebro-máquina destinadas a restaurar la movilidad en los seres humanos tendrán que involucrar a varios miembros para aumentar el beneficio para los pacientes gravemente paralizados», continua.
Nicolelis incorporará los resultados del estudio en el proyecto Walk Again (Camina de nuevo), un grupo internacional que trabaja para crear un dispositivo neuroprostético controlado por el cerebro. El equipo planea mostrar su primer exoesqueleto controlado por el cerebro, que se está desarrollando en la actualidad, durante la ceremonia inaugural del Mundial de Fútbol en 2014, que se celebrará en Brasil.
Puedes ver un vídeo del experimento aquí.
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