Fusionar mente y m¨¢quina: ?de verdad estamos cerca?

Del mismo modo que los antiguos griegos fantaseaban con alzar el vuelo, la imaginaci¨®n actual sue?a con fusionar mentes y m¨¢quinas para resolver el molesto problema de la mortalidad humana. ?Puede la mente conectarse directamente con la inteligencia artificial, los robots y otras mentes mediante tecnolog¨ªas de interfaz entre cerebro y ordenador (BCI) para trascender nuestras limitaciones humanas?

Durante los ¨²ltimos 50 a?os, investigadores de empresas y laboratorios universitarios de todo el mundo han hecho avances impresionantes en el camino hacia ese sue?o. ?ltimamente, emprendedores de ¨¦xito como Elon Musk (Neuralink) y Byan Johnson (Kernel) han anunciado la creaci¨®n de nuevas empresas que pretenden mejorar las capacidades humanas mediante la interconexi¨®n del cerebro con el ordenador.

?Hasta qu¨¦ punto estamos cerca de lograr conectar nuestro cerebro con nuestras tecnolog¨ªas? ?Y cu¨¢les ser¨ªan las consecuencias una vez que nuestras mentes estuviesen conectadas?

Los or¨ªgenes

Eb Fetz, un investigador del Centro de Ingenier¨ªa Neural Sensoriomotriz (CSNE), es uno de los pioneros de la conexi¨®n entre m¨¢quina y mente. En 1969, antes de que existiesen siquiera los ordenadores personales, demostr¨® que los monos eran capaces de amplificar sus se?ales cerebrales para controlar una aguja que se mov¨ªa sobre un dial.

Gran parte del trabajo reciente en el campo de las BCI tiene por objetivo mejorar la calidad de vida de personas con par¨¢lisis o con discapacidades motrices graves. Puede que hayan o¨ªdo hablar de algunos logros recientes en las noticias: investigadores de la Universidad de Pittsburgh han empleado se?ales grabadas en el interior del cerebro para controlar un brazo rob¨®tico. Unos investigadores de Stanford han logrado extraer las intenciones motrices de las se?ales cerebrales de pacientes con par¨¢lisis, lo que les ha permitido utilizar una tableta sin necesidad de cables.

De manera similar, algunas sensaciones virtuales limitadas se pueden enviar de nuevo al cerebro emitiendo una corriente el¨¦ctrica dirigida al interior o la superficie de este.

Para que toda esta tecnolog¨ªa funcione, hay que implantar electrodos quir¨²rgicamente (una opci¨®n que la mayor¨ªa de la gente no se plantea)

?Y qu¨¦ hay de nuestros sentidos principales, la vista y el o¨ªdo? Se han creado versiones comerciales muy incipientes de ojos bi¨®nicos para personas con deficiencias visuales graves, y otras versiones mejoradas se est¨¢n probando ya en humanos. Los implantes cocleares, por otro lado, se han convertido en uno de los tipos de implante bi¨®nico m¨¢s populares y utilizados (m¨¢s de 300.000 personas en todo el mundo los usan para o¨ªr).

Las BCI m¨¢s complejas son ¡°bidireccionales¡± (BBCI), capaces tanto de registrar se?ales como de estimular el sistema nervioso. En nuestro centro, estudiamos las BBCI como una nueva y radical herramienta de rehabilitaci¨®n para tratar el ictus y las lesiones medulares. Hemos demostrado que se puede usar una BBCI para reforzar las conexiones entre dos regiones cerebrales o entre el cerebro y la m¨¦dula espinal, y redireccionar la informaci¨®n en torno a una zona lesionada para volver a mover un miembro paralizado.

Dados los ¨¦xitos logrados hasta ahora, se podr¨ªa pensar que la interfaz entre cerebro y ordenador est¨¢ en situaci¨®n de convertirse en el pr¨®ximo art¨ªculo de consumo indispensable.

Todav¨ªa en los comienzos

Pero si nos fijamos mejor en algunas de las muestras actuales de la BCI, comprobaremos que todav¨ªa nos queda mucho camino por recorrer: cuando las BCI producen movimientos, estos son mucho m¨¢s lentos y menos precisos y complejos que los que las personas sin par¨¢lisis realizan f¨¢cilmente a diario con sus miembros. Los ojos bi¨®nicos ofrecen una visi¨®n con muy poca resoluci¨®n; los implantes cocleares transmiten electr¨®nicamente una informaci¨®n oral limitada, pero distorsionan la m¨²sica. Y para que toda esta tecnolog¨ªa funcione, hay que implantar electrodos quir¨²rgicamente (una opci¨®n que la mayor¨ªa de la gente no se plantea).

Sin embargo, no todas las BCI son invasivas. Existen BCI no invasivas que no requieren cirug¨ªa; suelen basarse en registros el¨¦ctricos (EEG) tomados en el cuero cabelludo y se han empleado para controlar cursores, sillas de ruedas, brazos rob¨®ticos, drones, androides e incluso la comunicaci¨®n entre dos cerebros.

Pero todas estas pruebas se han llevado a cabo en el laboratorio (donde las salas est¨¢n en silencio, los participantes no se distraen, el montaje t¨¦cnico es largo y met¨®dico y los experimentos solo duran lo suficiente para probar que un concepto es posible). Se ha visto que resulta muy dif¨ªcil lograr que estos sistemas sean lo bastante r¨¢pidos y s¨®lidos para que tengan un uso pr¨¢ctico en el mundo real.

Incluso con electrodos implantados, al tratar de leer la mente surge otro problema debido al modo en que se estructura el cerebro. Sabemos que cada neurona y sus miles de vecinas conectadas forman una red inimaginablemente grande y en constante cambio. ?Qu¨¦ representa esto para los neuroingenieros?

Imaginen que intentan entender una conversaci¨®n entre un numeroso grupo de amigos acerca de un asunto complejo, pero solamente se les permite escuchar a una persona. Podr¨ªan averiguar, m¨¢s o menos, el tema general del que trata la conversaci¨®n, pero en ning¨²n caso descubrir¨ªan todos los detalles y matices del debate completo. Porque hasta nuestros mejores implantes solo nos permiten escuchar peque?as zonas del cerebro en cada momento; somos capaces de hacer cosas impresionantes, pero estamos muy lejos de entender la conversaci¨®n completa.

Tambi¨¦n existe un elemento en el que pensamos como si fuera una barrera ling¨¹¨ªstica. Las neuronas se comunican entre ellas mediante una compleja interacci¨®n de se?ales el¨¦ctricas y reacciones qu¨ªmicas. Esta lengua electroqu¨ªmica nativa se puede interpretar mediante circuitos el¨¦ctricos, pero no es f¨¢cil. De manera similar, cuando enviamos una respuesta al cerebro mediante la estimulaci¨®n el¨¦ctrica, nuestro ¡°acento¡± el¨¦ctrico es muy fuerte. Ello dificulta que las neuronas entiendan lo que la estimulaci¨®n intenta comunicar, en medio de toda la actividad neural continua.

Finalmente, tenemos el problema del da?o. El tejido cerebral es suave y flexible, mientra que la mayor¨ªa de nuestros materiales conductores de la electricidad ¡ªlos cables que se conectan al tejido cerebral¡ª tienden a ser muy r¨ªgidos. En consecuencia, los elementos electr¨®nicos implantados suelen causar cicatrices y reacciones inmunitarias que hacen que la eficacia de los implantes se reduzca con el tiempo. Las fibras y las redes flexibles biocompatibles pueden acabar siendo ¨²tiles en este sentido.

Coadaptaci¨®n, convivencia

A pesar de todas estas dificultades, somos optimistas respecto a nuestro futuro bi¨®nico. Las BCI no tienen que ser perfectas. El cerebro tiene una capacidad de adaptaci¨®n sorprendente y aprende a usar las BCI de un modo similar a nuestro aprendizaje de nuevas aptitudes como conducir o usar una interfaz de pantalla t¨¢ctil. Asimismo, el cerebro aprende a interpretar nuevas clases de informaci¨®n sensorial, incluso la transmitida de forma no invasiva mediante el uso de pulsos magn¨¦ticos, por ejemplo.

Incluso con electrodos implantados, al tratar de leer la mente surge otro problema debido al modo en que se estructura el cerebro

En ¨²ltima instancia, creemos que una BCI bidireccional "coadaptativa", en la que el componente electr¨®nico aprenda del cerebro y le responda constantemente durante el proceso de aprendizaje, podr¨ªa ser un paso necesario para la construcci¨®n del puente neural. La construcci¨®n de esa BCI bidireccional coadaptativa es el objetivo de nuestro centro.

Tambi¨¦n nos entusiasman los logros recientes en el tratamiento espec¨ªfico de enfermedades como la diabetes usando "electrof¨¢rmacos" (peque?os implantes experimentales que tratan una enfermedad sin medicamentos, transmitiendo ¨®rdenes directamente a los ¨®rganos internos).

Y los investigadores han descubierto nuevas formas de superar la barrera ling¨¹¨ªstica el¨¦ctrica-bioqu¨ªmica. El "cord¨®n neural" inyectable, por ejemplo, puede resultar un modo prometedor de hacer posible que, poco a poco, las neuronas crezcan a lo largo de los electrodos implantados y no los rechacen. Las sondas flexibles de nanocables, los soportes flexibles para neuronas y las interfaces de vidrio de carbono tambi¨¦n pueden permitir que los ordenadores biol¨®gicos y tecnol¨®gicos coexistan a gusto dentro de nuestro cuerpo en el futuro.

De la asistencia a la potenciaci¨®n

La nueva empresa de Elon Musk, Neuralink, tiene la meta final declarada de mejorar a los humanos mediante las BCI, para ayudar a nuestro cerebro en la continua carrera armament¨ªstica entre la inteligencia humana y la artificial. Musk espera que, si somos capaces de conectarnos a nuestras tecnolog¨ªas, el cerebro humano multiplique sus propias capacidades (lo que nos permitir¨ªa evitar un futuro dist¨®pico en el que la inteligencia artificial supere las capacidades humanas naturales). Sin duda ese sue?o puede parecer lejano o extravagante, pero no deber¨ªamos descartar una idea solo porque nos resulte extra?a. Despu¨¦s de todo, los coches que se conducen solos estaban relegados al ¨¢mbito de la ciencia ficci¨®n hace una d¨¦cada y media, sin ir m¨¢s lejos (y ahora circulan por nuestras carreteras).

En nuestro centro, un equipo de fil¨®sofos, cl¨ªnicos e ingenieros trabaja activamente para abordar estos problemas ¨¦ticos, morales y de justicia social, y ofrecer directrices neuro¨¦ticas antes de que esta disciplina avance demasiado

En un futuro cercano, a medida que las interfaces entre cerebro y ordenador no solo restauren funciones perdidas por personas con discapacidad, sino que tambi¨¦n potencien las aptitudes de personas sin discapacidad por encima de sus capacidades humanas, tendremos que tomar conciencia de una serie de problemas relacionados con el consentimiento, la privacidad, la identidad, la acci¨®n y la desigualdad. En nuestro centro, un equipo de fil¨®sofos, cl¨ªnicos e ingenieros trabaja activamente para abordar estos problemas ¨¦ticos, morales y de justicia social, y ofrecer directrices neuro¨¦ticas antes de que esta disciplina avance demasiado.

Puede que la conexi¨®n directa entre el cerebro y la tecnolog¨ªa acabe siendo una consecuencia natural del modo en que los humanos se han mejorado a s¨ª mismos mediante la tecnolog¨ªa a lo largo de los siglos, desde el uso de la rueda para superar nuestras limitaciones como b¨ªpedos hasta las anotaciones en tablas de arcilla y en papel para aumentar nuestros recuerdos. Tal como ha sucedido con los ordenadores, los tel¨¦fonos inteligentes y los equipos de realidad virtual actuales, las BCI potenciadoras, cuando por fin lleguen al mercado de consumo, ser¨¢n emocionantes, frustrantes, peligrosas y, al mismo tiempo, estar¨¢n llenas de promesas

James Wu es estudiante de doctorado de Bioingenier¨ªa, investigador del Centro de Ingenier¨ªa Neural Sensoriomotriz, Universidad de Washington. Rajesh P. N. Rao es ccatedr¨¢tico de Inform¨¢tica e Ingenier¨ªa y director del Centro de Ingenier¨ªa Neural Sensoriomotriz, Universidad de Washington.

Cl¨¢usula de divulgaci¨®n

James Wu trabaja para el Centro de Ingenier¨ªa Neural Sensoriomotriz (CSNE) y la Universidad de Washington en Seattle. James Wu recibe financiaci¨®n de la Fundaci¨®n Nacional para la Ciencia y anteriormente ha recibido ayuda de la Fundaci¨®n Washington para la Investigaci¨®n. El CSNE colabora con las empresas enumeradas en: http://csne-erc.org/content/current-members.

Rajesh P. N. Rao trabaja para el Centro de Ingenier¨ªa Neural Sensoriomotriz (CSNE) y la Escuela Paul G. Allen de Inform¨¢tica e Ingenier¨ªa de la Universidad de Washington en Seattle. Asesora a la empresa Neubay, Inc. y su organizaci¨®n, el CSNE, colabora con las empresas enumeradas en: http://www.csne-erc.org/content/current-members. Rajesh Rao recibe financiaci¨®n de la Fundaci¨®n Nacional para la Ciencia, la Oficina de Investigaci¨®n Naval, los Institutos Nacionales de la Salud y la Fundaci¨®n Keck.