La implantaci¨®n de electrodos logra que un mono mueva objetos virtuales con la mente

El resultado de los experimentos de Andrew Schwartz, un bioingeniero de la Universidad Estatal de Arizona (EE UU), es f¨¢cil de expresar: la implantaci¨®n de unas pocas decenas de electrodos, cada uno en una sola neurona del cerebro de un macaco Rhesus, permite al mono dirigir movimientos r¨¢pidos y precisos con la mera fuerza de su imaginaci¨®n. No importa mucho qu¨¦ neuronas exactas pinchen los electrodos, siempre que el mono tenga tiempo para aprender a afinarlas. Las aplicaciones para los humanos con par¨¢lisis son evidentes, pero a¨²n muy lejanas.

La implantaci¨®n de electrodos en las ¨¢reas motoras del c¨®rtex (las que normalmente dirigen los movimientos del cuerpo) lleva varios a?os ensay¨¢ndose en macacos, e incluso en pacientes humanos paralizados, con objetivos parecidos. Pero los resultados eran hasta ahora modestos, y el repertorio de movimientos, muy escaso, al igual que su control. En el experimento de Schwartz, que se publica hoy en Science, los movimientos son 'casi tan r¨¢pidos y precisos' como los de un brazo normal.

La gran novedad introducida por Schwartz es la retroalimentaci¨®n visual en tiempo real. Es decir, mientras el mono ejecuta el movimiento, puede observar cu¨¢l es su grado de error y corregirlo instant¨¢neamente, tal y como hace cualquier sujeto en una situaci¨®n normal para mover su brazo.

El objeto que se mueve es virtual: la imagen electr¨®nica de una esfera que debe desplazarse desde el centro de un cubo hacia uno de sus ocho v¨¦rtices. Pero esto es una mera consecuencia del programa al que se conectan los electrodos. Si ese programa moviera un brazo mec¨¢nico o cualquier otro dispositivo real, el resultado ser¨ªa exactamente el mismo. Pero la t¨¦cnica no es todav¨ªa aplicable a los pacientes humanos, ya que los electrodos utilizados no son seguros.

Aprendizaje y azar

Las neuronas exactas pinchadas por los electrodos (entre 18 y 64, seg¨²n el experimento) se seleccionan al azar. Ello implica que, si el experimento funciona, no es porque los cient¨ªficos hayan logrado conectar a un ordenador el circuito neuronal exacto que normalmente dirige esos movimientos (que, entre otras cosas, no se conoce, y probablemente incluye a varios millones de neuronas, no a 18). Simplemente, el mono aprende a modular la actividad de las 18 neuronas que le han pinchado m¨¢s o menos al azar, gracias a la retroalimentaci¨®n visual.

Pero entonces, ?servir¨ªa cualquier peque?o conjunto de neuronas para ejecutar cualquier tarea, provisto el aprendizaje necesario? Schwartz respondi¨® ayer a este diario: 'Las neuronas de esa zona est¨¢n normalmente implicadas en dirigir el movimiento del brazo, de modo que un comportamiento parecido a ¨¦se les resulta m¨¢s f¨¢cil de aprender. No s¨¦ si esas mismas neuronas podr¨ªan ser condicionadas para otro tipo de tareas, pero probablemente es una cuesti¨®n de cu¨¢nto aprendizaje y condicionamiento se aplique'.

Los cient¨ªficos Paul Verschure y Peter K?nig, del Instituto de Neuroinform¨¢tica de la Universidad de Z¨²rich, que publican hoy en Science un an¨¢lisis del trabajo de Schwartz, respondieron ayer a la misma pregunta. 'El hecho de que las 18 neuronas modifiquen sus pautas de actividad a lo largo del aprendizaje sugiere que inicialmente estaban afinadas para una tarea distinta, as¨ª que sospecho que s¨ª, que cualquier conjunto de 18 neuronas funcionar¨ªa igual, quiz¨¢ incluso en zonas ajenas al c¨®rtex motor', afirma Verschure. 'Los resultados de Schwartz demuestran la enorme plasticidad del c¨®rtex cerebral'.

K?nig coincide: 'Es cierto que el experimento registra la actividad neuronal de la amplia zona que normalmente regula el movimiento del brazo, pero mi predicci¨®n es que el mono podr¨ªa aprender f¨¢cilmente a hacer los mismos movimientos usando el ¨¢rea del c¨®rtex que normalmente usa para menear el dedo gordo del pie'.

Los resultados implican que, gracias a la retroalimentaci¨®n visual y al aprendizaje, un sujeto puede aprender a modular la actividad de una sola neurona concreta de su c¨®rtex motor, sin que importe mucho a qu¨¦ se dedicar¨¢ esa misma neurona en la vida real. '?sa es la conclusi¨®n que encuentro m¨¢s asombrosa', dice K?nig.