Dos chips en el cerebro permiten escribir con la mente

Unos sensores en el cerebro de un tetrapl¨¦jico han capturado la actividad neural mientras imaginaba que escrib¨ªa y la han convertido, letra a letra, en texto. Esta interfaz cerebro m¨¢quina (ICB) ha logrado una velocidad de escritura cercana a la que tiene una persona cualquiera mientras teclea en un m¨®vil. Adem¨¢s, con la ayuda de un simple predictor de textos, transcribe casi sin errores todos los signos de palabras y frases completas.

Escribir o hablar solo con pensarlo puede ser un sue?o, pero es una necesidad para los que por enfermedad o lesi¨®n no pueden comunicarse. Depende de la patolog¨ªa, pero se han ideado sistemas que rastrean los movimientos del ojo que activan un teclado virtual. Otros son mec¨¢nicos, como la sofisticada interfaz que usaba Stephen Hawking para convertir los movimientos de su mejilla derecha en una voz rob¨®tica. Tambi¨¦n los hay que buscan convertir la actividad cerebral en palabras habladas o escritas. Es lo que lleva investigando un grupo multidisciplinar de neurocient¨ªficos, bioingenieros y expertos en inteligencia artificial con T5 (as¨ª lo han llamado los investigadores para respetar su intimidad), una persona de 65 a?os que perdi¨® la movilidad de cuello para abajo tras una lesi¨®n medular en 2007.

Diez a?os despu¨¦s de que perdiera por completo la movilidad de sus manos, T5 pudo usar un teclado virtual con solo pensar que mov¨ªa la mano, como si estuviera operando un cursor sobre la pantalla. Ahora, cient¨ªficos de las universidades estadounidenses de Stanford, Brown y Harvard han ido m¨¢s all¨¢, yendo a la parte de la corteza motora donde el cerebro guarda cu¨¢ndo y c¨®mo aprendimos a escribir. Tras abrirle el cr¨¢neo, colocaron dos chips con 100 electrodos cada uno en el llamado giro precentral. Y le dijeron a T5, literalmente, ¡°venga, piensa que est¨¢s escribiendo¡±. Este ICB observ¨® que se produc¨ªa una actividad el¨¦ctrica que segu¨ªa el mismo patr¨®n cuando imaginaba que escrib¨ªa la misma letra. Tras entrenar al algoritmo durante varios d¨ªas, el sistema era capaz de escribir los trazos de cada signo, incluso comas, acentos o signos de interrogaci¨®n con una proporci¨®n de errores muy baja.

¡°Se puede escribir a mano una forma compleja como la de una letra y eso proporciona una marca distintiva de actividad neuronal ¨²nica¡±

Krishna Shenoy, neurocient¨ªfico de la Universidad de Stanford, Estados Unidos.

El neurocient¨ªfico Krishna Shenoy, investigador del Instituto M¨¦dico Howard Hughes de Stanford y uno de los creadores del algoritmo cuenta en un correo por qu¨¦ para esta inteligencia artificial es m¨¢s f¨¢cil anticipar las curvas de la letra a o la r que una l¨ªnea recta: ¡°La raz¨®n es que en un breve per¨ªodo de tiempo, digamos medio segundo, se puede escribir a mano una forma compleja como la de una letra y eso proporciona una marca distintiva de actividad neuronal ¨²nica que nos permite decodificar f¨¢cilmente esta se?al para predecir la letra deseada¡±. Por el contrario, dice, ¡°en medio segundo uno puede moverse en l¨ªnea recta en diferentes direcciones, pero esa se?al no se distingue tan f¨¢cilmente de las otras direcciones¡±. As¨ª que, concluye, ¡°la escritura a mano permite una decodificaci¨®n m¨¢s f¨¢cil y, por tanto, un ritmo de tecleo en una pantalla relativamente m¨¢s r¨¢pido¡±.

En efecto, como recuerdan los autores del estudio, publicado en la revista cient¨ªfica Nature, T5 logr¨® en 2017 una velocidad de escritura de 40 caracteres por minuto con el anterior ICB. Era todo un logro, en particular si se compara con otras interfaces que tambi¨¦n intentan convertir la actividad cerebral en movimientos reales. Por ejemplo, un trabajo de 2016 logr¨® que una enferma con esclerosis lateral amiotr¨®fica, la devastadora ELA, escribiera a un ritmo de dos letras por minuto. Ahora, T5, imaginando que escribe, ha logrado 90 caracteres por minuto. La cifra dobla su logro anterior y no queda muy lejos de los 115 que teclea en un m¨®vil una persona de su edad sin ninguna discapacidad.

Frank Willett es el principal autor de esta investigaci¨®n y es miembro del Neural Prosthetics Translational Lab que dirige Shenoy junto al neurocirujano Jaimie Henderson, el encargado de colocar los chips conectados al mismo cerebro. ¡°Hemos visto que el cerebro conserva su capacidad para prescribir movimientos finos una d¨¦cada despu¨¦s de que el cuerpo haya perdido su capacidad para ejecutar tales movimientos¡±, dice Willett en una nota. ¡°Y hemos aprendido que los movimientos intencionados complicados con velocidades cambiantes y trayectorias curvas, como la escritura a mano, se pueden interpretar m¨¢s f¨¢cil y r¨¢pidamente con los algoritmos de inteligencia artificial que estamos usando que los movimientos m¨¢s simples, como mover un cursor en l¨ªnea recta a una velocidad constante¡±, a?ade.

Sus creadores pusieron a prueba y a fondo su ICB. T5 empez¨® pensando que escrib¨ªa series de palabras que iban saliendo por la pantalla. Pero tras 28 d¨ªas de entrenamiento, el cerebro de este se?or ya escrib¨ªa sus propias frases a preguntas de respuesta abierta. Aun entonces, con un algoritmo que no hab¨ªa visto antes tales combinaciones de letras, la velocidad lleg¨® hasta los 73,8 caracteres, unas 18 palabras, por minuto. Y se equivocaba poco. De media, este sistema de inteligencia artificial convert¨ªa en texto los pensamientos de T5 de forma correcta en el 94% de las ocasiones. Y con la ayuda de un predictor de textos, el porcentaje subi¨® hasta el 99,1%.

El cerebro de T5 (el voluntario) logr¨® escribir a una velocidad de 90 caracteres por minuto con un 99,1% de aciertos

Cuenta Shenoy que cuando le preguntaron a T5 por lo que sent¨ªa tras la experiencia, este les dijo que estaba contento por lo f¨¢cil de usar que era su ICB y le sorprend¨ªa ¡°c¨®mo pod¨ªa distinguir y predecir tan bien letras escritas a mano que [¨¦l] consideraba poco claras¡±.

El dise?o, convenientemente patentado, todav¨ªa necesita muchos avances antes de salir del laboratorio. Lidiar con la forma de escribir particular de cada uno no debe ser dif¨ªcil para un algoritmo dise?ado para aprender. Otra cosa ser¨¢ ver como funciona con otros alfabetos que no sean ni el ingl¨¦s ni los dem¨¢s basados en el lat¨ªn. M¨¢s complicada es la parte mec¨¢nica del sistema. La colocaci¨®n de electrodos en el mismo cerebro no es tarea f¨¢cil, aunque ya se hace de forma rutinaria con t¨¦cnicas como la estimulaci¨®n cerebral profunda en los casos de p¨¢rkinson, que se pasan a?os con chips bajo su cr¨¢neo. Pero estos electrodos solo emiten pulsos el¨¦ctricos y los de una interfaz cerebro m¨¢quina como el ahora demostrado necesita leer la actividad cerebral y enviar los datos de forma inal¨¢mbrica (T5 ten¨ªa un par de cables que le sal¨ªan de la cabeza). As¨ª que a¨²n queda mucha ingenier¨ªa por hacer.

El neurocient¨ªfico espa?ol Jos¨¦ Carmena, de la Universidad de California en Berkeley, lleva a?os investigando en este campo. Sobre esta investigaci¨®n dice que, por muy preliminares que sean sus resultados, ¡°es un gran avance en este terreno¡±, refiri¨¦ndose a las tecnolog¨ªas de interfaz cerebro m¨¢quina que buscan ayudar en las distintas discapacidades. ¡°Esta investigaci¨®n es el ejemplo perfecto: la interfaz decodifica el pensamiento de escribir y produce la acci¨®n¡±.

Robert Gaunt investiga en el terreno de la neurorrehabilitaci¨®n en la Universidad de Pittsburgh. Hace cinco a?os particip¨® en una investigaci¨®n que logr¨® devolverle el tacto a un tetrapl¨¦jico. ¡°Con el creciente inter¨¦s en ICB invasivas de empresas como Neuralink, cada vez soy m¨¢s optimista respecto al trabajo cient¨ªfico b¨¢sico que se est¨¢ realizando en los laboratorios de investigaci¨®n, que se traducir¨¢ en dispositivos que las personas puedan usar en sus propios hogares para mejorar su calidad de vida¡±, dice. Y, aclara: ¡°Es obvio que no est¨¢ claro cu¨¢ndo ocurrir¨¢ exactamente, pero estoy seguro de que suceder¨¢¡±.

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