Un paso más cerca de leer los pensamientos gracias a este implante cerebral

Un equipo de neurocientíficos, neurocirujanos e ingenieros de la Universidad de Duke ha creado una prótesis que es capaz de interpretar las señales cerebrales y traducirlas en sonidos. Esta tecnología, lejos de emplearse para “leer la mente” de individuos, podría permitir recuperar la capacidad de comunicarse a las personas que han sufrido algún trastorno neurológico relacionado con el habla. Los investigadores creen que el implante podría mejorar la vida de pacientes con trastornos como el ELA o el síndrome del enclaustramiento, que impiden una comunicación fluida aún con las herramientas actuales disponibles.

Conectando el cerebro

Nos gusta tratar el cerebro como un “ordenador” biológico, capaz de procesar la información que le llega del medio y actuar en consecuencia. Pero a diferencia de los ordenadores basados en silicio, a los que podemos conectarles dispositivos periféricos, herramientas de diagnóstico y sustituir algunas partes sin problema, en el sistema nervioso es bastante más complejo y hermético. Esta complejidad viene dada tanto por los bloques básicos que forman el cerebro como por el enorme númerode conexiones biológicas entre las propias neuronas y otras células presentes.

Tras años de estudio, los neurólogos han conseguido crear arlas del cerebro en los que han indicado las áreas relacionadas con procesos concretos, como la visión, el olfato o el habla. En el caso de esta última, las conexiones entre las áreas de Broca y Wernicke son claves para crear las palabras que se pronunciarán, aunque no son las únicas. También están involucradas las circunvoluciones supramarginal y angular, la ínsula anterior, el polo y la segunda y tercera circunvolución de ambos lóbulos temporales. Es decir, se trata de un proceso extraordinariamente complejo y del que es difícil conectar todas las partes involucradas.

Una conexión lenta

Para tratar de establecer esta comunicación con el cerebro, los investigadores han ideado dispositivos de todo tipo. Algunos de ellos son mínimamente invasivos ya que se asemejan a gorros de ducha en los que hay una serie de sensores, y se sitúan alrededor de la cabeza del paciente. Sin embargo, este tipo de dispositivos presenta un problema difícil de solventar: no pueden medir la mayoría de los procesos. Esto es debido a que el cerebro sigue cubierto por el cráneo y otros tejidos, por tanto, la información que se puede detectar es limitada y el entrenamiento de la máquina que lee la información dura días, semanas o meses. En el caso de los implantes, que se sitúan en el interior del cráneo mediante cirugía, se mejora la sensibilidad porque se mide directamente la actividad cerebral. Sin embargo, tienen otro gran problema: el número de sensores que pueden introducir es muy limitado y su fiabilidad es baja.

Por ello, los implantes son muy lentos y no permiten que los pacientes se comuniquen de forma fluida, con un máximo de 78 palabras por minuto. Esto sería lo equivalente a escuchar un audio a la mitad de la velocidad, algo que puede resultar frustrante para la persona que trata de comunicarse. Por ello, uno de los grandes retos es aumentar el número de sensores y, con ello, la sensibilidad de los dispositivos para mejorar la velocidad y la fluidez.

Aprovechando otras operaciones

Para tratar de mejorar la tecnología actual, los investigadores de Duke se pusieron manos a la obra y diseñaron un patrón de 256 sensores que embebieron en una lámina plástica del tamaño y grosor de un sello. Gracias a esta miniaturización podrían medir las diferencias en las señales eléctricas prácticamente de neurona a neurona. Pero claro, una cosa es la teoría y otra la práctica. Afortunadamente, 4 pacientes que iban a ser sometidos a operaciones cerebrales por otros motivos se ofrecieron voluntarios para participar en el estudio y pudieron probar el dispositivo durante 15 minutos en mitad de la operación.

En esos 15 minutos, a los sujetos de prueba se les pedía que escuchasen y reprodujesen una serie de sonidos. Así el dispositivo registró la actividad del cerebro mientras coordinaba toda la musculatura relacionada con el habla. Una vez obtuvieron los datos, los introdujeron en un algoritmo de aprendizaje automático y este trató de predecir qué sonido se estaba emitiendo únicamente con 90 segundos de información de la actividad cerebral que pudieron registrar.

A pesar de los pocos segundos de grabación, dispositivo acertó el sonido 40% de las veces. Este porcentaje puede parecer bajo, pero hay que tener en cuenta que otros implantes similares requieren horas o días de datos antes siquiera de comenzar a comprender qué sucede en el cerebro. Por ello, esta hazaña de la neurociencia aporta esperanza a cientos de pacientes que se encuentran incomunicados en su enfermedad. En las próximas pruebas tratarán demejorar la sensibilidad del dispositivo y esperan contar con más ensayos en voluntarios de esta tecnología que casi parece de ciencia ficción.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Con la tecnología actual es imposible leer las ondas cerebrales con dispositivos a centímetros de distancia, no digamos metros. Estas ondas se generan por los impulsos eléctricos de las neuronas comunicándose unas con otras.

Referencias (MLA):

• “High-resolution Neural Recordings Improve the Accuracy of Speech Decoding,” Suseendrakumar Duraivel, Shervin Rahimpour, Chia-Han Chiang, Michael Trumpis, Charles Wang, Katrina Barth, Stephen C. Harward, Shivanand P. Lad, Allan H. Friedman, Derek G. Southwell, Saurabh R. Sinha, Jonathan Viventi, Gregory B. Cogan. Nature Communications, November 06 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42555-1