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Martes, 4 agosto 2015
Ingeniería

Interfaz cerebral para accionar con la mente comandos casi tan bien como tecleándolos con un dedo

Como fruto de años de investigación y desarrollo en el campo de las interfaces cerebro-ordenador, unos científicos han logrado una técnica que afina continuamente las lecturas que el sistema hace de las señales cerebrales, de tal modo que las órdenes mentales dadas por la persona con lesión de médula espinal o problema similar sean interpretadas con mayor precisión y la interfaz le permita al usuario accionar con eficiencia comandos informáticos mediante un cursor controlado por el pensamiento. Tras pruebas iniciales con monos, se ha puesto en marcha un ensayo piloto para validar la técnica.

 

Cuando tecleamos en un teclado de ordenador o realizamos otras tareas que exigen cierto nivel de precisión, nuestro cerebro y los músculos por lo general trabajan bien coordinados sin que ello nos exija mucho esfuerzo. Pero cuando una enfermedad neurológica o lesión de la médula espinal corta conexiones entre el cerebro y las extremidades, movimientos que antes eran fáciles para la persona se vuelven difíciles o imposibles. En años recientes, la comunidad científica ha intentado devolverles a esas personas aquejadas de esa clase de parálisis algún grado de funcionalidad motora mediante el desarrollo de prótesis controladas por el pensamiento.

 

Tales dispositivos tienden una vía de comunicación alternativa a la natural dañada por la enfermedad o lesión, captan las señales de ciertas regiones relevantes del cerebro, y traducen dichas órdenes en impulsos digitales transmitidos a dispositivos tales como teclados virtuales de ordenador.

 

Sin embargo, los cerebros son complejos. Las acciones y los pensamientos son orquestados por millones de neuronas, describibles como interruptores biológicos que emiten señales (“disparan”) más rápido o más despacio siguiendo patrones muy cambiantes y dinámicos.

 

Las prótesis controladas por el cerebro usadas más habitualmente hacen su trabajo a partir de su acceso a una muestra de solo unos pocos cientos de neuronas, y necesitan hacer estimaciones sobre órdenes motoras en las que de modo natural intervendrían millones de neuronas. Debido a ello, cualquier diminuto error en la muestra (por ejemplo, neuronas que disparan demasiado rápido o demasiado despacio) reduce la precisión y la velocidad de los teclados virtuales controlados por el pensamiento.

 

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Las prótesis controladas por la mente que se utilizan más habitualmente muestrean tan solo unos pocos cientos de neuronas para hacer a partir de sus señales una estimación de la orden motora mental generada por el usuario, en la que, bajo circunstancias normales, intervendrían millones de neuronas. Así que cualquier pequeño error de muestreo puede reducir de manera significativa la precisión y la velocidad de los teclados virtuales controlados mediante el pensamiento. La nueva técnica puede analizar esta muestra y hacer docenas de ajustes correctivos en un abrir y cerrar de ojos, consiguiendo así un control mucho más preciso de la prótesis por el cerebro del usuario. (Imagen: Jonathan Kao, Shenoy Lab)

 

Ahora, el equipo de Krishna Shenoy, profesor de ingeniería electrónica, bioingeniería y neurobiología en la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, ha desarrollado una técnica para lograr prótesis controladas por el cerebro más precisas. En esencia, las prótesis analizan la muestra de neuronas y hacen docenas de ajustes correctivos para ofrecer de manera fiable y ultraveloz una estimación del patrón eléctrico del cerebro.

 

El equipo de Shenoy probó un cursor controlado por el cerebro destinado a operar un teclado virtual. El sistema está diseñado para ser usado por personas con parálisis profundas y aquejadas de esclerosis lateral amiotrófica (ELA, o ALS por sus siglas en inglés), también conocida como enfermedad de Lou Gehrig. Esta dolencia merma la capacidad del sujeto para moverse. El teclado virtual controlado con el pensamiento permitiría a una persona paralizada por alguna de esas causas pilotar una silla de ruedas eléctrica a su voluntad y utilizar un ordenador o tableta, capaces a su vez de controlar sistemas en una vivienda domótica y permitir al usuario preparar y enviar mensajes a otras personas aunque se hallen muy lejos.

 

Las prótesis controladas mediante la mente darán lugar a una mejora sustancial en la calidad de vida de estas personas severamente paralizadas. La velocidad y la precisión demostradas por esta nueva prótesis son el resultado de años de investigación en neurociencia básica y de la combinación de estos descubrimientos científicos con el diseño pionero de algoritmos de control matemáticos.

 

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