Usar los electrodos implantados en el cerebro es como montar en bici

Las interfaces mente / m¨¢quina, o conexiones directas entre el cerebro humano y un ordenador, son ya una realidad en los implantes cocleares para los sordos, los paneles pixelados en la retina para los ciegos y los sistemas para mover objetos con la mente que pretenden ayudar a las personas paralizadas. Todas estas aplicaciones, y muchas otras que se pueden imaginar y se imaginar¨¢n en el futuro, dependen cr¨ªticamente de que el paciente aprenda a interpretarlas, modularlas o controlarlas con su voluntad consciente, pese a que las neuronas exactas a las que se conectan los electrodos no sab¨ªan nada de ese asunto con anterioridad al implante. Comprender en qu¨¦ consiste ese aprendizaje es esencial para el futuro de estos sistemas.

Una investigaci¨®n con siete pacientes a los que se hab¨ªan implantado electrodos en el cerebro como parte de un tratamiento para la epilepsia, y que se han prestado al estudio por un equipo de bioingenieros, radi¨®logos, neurocirujanos, rehabilitadores, biof¨ªsicos, neurobi¨®logos y cient¨ªficos de la computaci¨®n de la Universidad de Washington en Seattle, aporta ahora una pieza importante para esa comprensi¨®n.

El proceso reproduce con cables lo que hacen las neuronas

Los investigadores concluyen que los pacientes con electrodos en el cerebro, o interfaces mente / m¨¢quina, aprenden a manejarlos del mismo modo que se aprende a montar en bicicleta o tocar el piano: primero, la tarea se distribuye por varias ¨¢reas del c¨®rtex cerebral, la sede de la mente, al igual que un pianista novato toca con toda su mente y su cuerpo; pero con la pr¨¢ctica esa actividad distribuida del c¨®rtex se va reduciendo, se?al de que el control se va haciendo autom¨¢tico, como el pianista que ya puede hablar con el p¨²blico del bar mientras toca.

¡°De forma muy similar a cuando uno aprende a mecanografiar o montar en bici¡±, exponen en PNAS Jeremiah Wander y sus colegas, ¡°los usuarios de interfaces cerebro / m¨¢quina experimentan, a medida que el entrenamiento progresa, una transici¨®n desde una mentalidad deliberada y concentrada cognitivamente hacia un control casi autom¨¢tico de la tarea¡±.

La principal conclusi¨®n del trabajo es que, aunque usar una interfaz mente / m¨¢quina solo requiere modular la actividad de un grupo local de neuronas ¡ªlas que rodean al electrodo en cuesti¨®n¡ª, adquirir el dominio de la cuesti¨®n implica una red distribuida por todo el c¨®rtex cerebral. Aunque luego esa red se relaja, o vuelve a un estado durmiente, cuando el manejo del sistema se hace rutinario. El paralelo es muy estrecho con el aprendizaje normal ¡ªsin electrodos¡ª de cualquier cosa, como en los ejemplos del piano y la bicicleta.

El aspecto m¨¢s chocante de las investigaciones sobre la interfaz mente / m¨¢quina es que la persona es capaz de aprender a usarla con progresiva eficacia sin que importe mucho en qu¨¦ parte concreta de su c¨®rtex cerebral est¨¦ implantada, o de qu¨¦ tipo de tarea se trate. La tecnolog¨ªa actual no permite pinchar el conjunto de neuronas precisi¨®n que rige cierto movimiento de la mano ¡ªni siquiera permite conocerlo con exactitud¡ª, pero de manera sorprendente y afortunada eso no parece ser un obst¨¢culo fatal.

En el caso de las personas paralizadas, los neurocient¨ªficos suelen pinchar sus electrodos en el c¨®rtex motor, la franja de cerebro (situada m¨¢s o menos sobre cada oreja) que normalmente se ocupa de organizar los movimientos del cuerpo, como ordenar a las piernas que anden o a los dedos que escriban en el teclado. Pero no tienen forma de saber qu¨¦ neuronas exactas est¨¢n pinchando entre los miles de millones que contienen esas ¨¢reas. Y pese a ello el paciente siempre aprende a controlar su sistema. Tras un l¨®gico periodo de prueba, error y desesperaci¨®n, pero el caso es que aprende.

El trabajo de Wander y sus colegas de Seattle alcanza una precisi¨®n considerable en la descripci¨®n neurol¨®gica de ese fen¨®meno general. Las ¨¢reas cerebrales activadas durante el aprendizaje ¡ªy despu¨¦s relajadas con el dominio de la tarea¡ª son el c¨®rtex prefrontal (la parte del cerebro que m¨¢s ha crecido durante la evoluci¨®n humana), el c¨®rtex premotor (el que da ¨®rdenes al c¨®rtex motor que a su vez se las da a los m¨²sculos) y el c¨®rtex parietal posterior, todos ellos implicados en el aprendizaje normal de los procedimientos o secuencias de movimientos y en el de otras tareas abstractas. En este sentido, la tecnolog¨ªa neurol¨®gica de vanguardia parece haber pinchado un mecanismo tan antiguo como la especie.