Un hombre con parálisis ha logrado agarrar, mover y dejar caer objetos utilizando un brazo robótico conectado a un dispositivo que transmite las señales de su cerebro a un ordenador. Este avance se ha conseguido gracias a una interfaz cerebro-ordenador (BCI) desarrollada por investigadores de la Universidad de California en San Francisco, que ha funcionado durante siete meses sin necesidad de ajustes. Hasta el momento, dispositivos similares solo habían operado uno o dos días antes de requerir recalibración.
Desarrollo de la interfaz cerebro-ordenador
La BCI utiliza un modelo de Inteligencia Artificial (IA) que se adapta a los cambios sutiles en la actividad cerebral de una persona cuando repite un movimiento, en este caso, un movimiento imaginado. Según Karunesh Ganguly, neurólogo del Instituto Weill de Neurociencias, “esta combinación de aprendizaje entre humanos e IA es la siguiente fase de estas interfaces cerebro-computadora, y es lo que necesitamos para lograr una función sofisticada y similar a la de la vida real”.
Los detalles sobre este dispositivo, que ha sido financiado por los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH), fueron publicados en la revista Cell el jueves pasado.
Funcionamiento del dispositivo
La clave de esta innovación radica en comprender cómo la actividad cerebral cambia día a día cuando un participante del estudio imagina repetidamente realizar movimientos específicos. Los autores del estudio explican que, al programar la IA para tener en cuenta estos cambios, el dispositivo pudo funcionar durante meses sin interrupciones.
Ganguly había estado investigando cómo los patrones de actividad cerebral en animales representan movimientos específicos y observó que estas representaciones variaban con el tiempo a medida que el animal aprendía. Sospechaba que un fenómeno similar ocurría en humanos, lo que explicaría por qué las BCI anteriores perdían rápidamente la capacidad de reconocer patrones.
Estudio con un paciente paralizado
Con esta información, su equipo trabajó con un paciente que había quedado paralizado tras un derrame cerebral y que no podía hablar ni moverse. Este hombre tenía pequeños sensores implantados en la superficie de su cerebro, capaces de captar la actividad cerebral cuando imaginaba moverse.
Para investigar si los patrones cerebrales cambiaban con el tiempo, Ganguly le pidió al paciente que imaginara el movimiento de diferentes partes de su cuerpo. Aunque no podía moverlas, su cerebro generaba señales que la BCI registraba a través de los sensores.
El equipo descubrió que, aunque la forma de las representaciones cerebrales se mantenía constante, su ubicación variaba ligeramente de un día para otro. Ganguly solicitó al participante que se imaginara realizando movimientos simples con sus dedos, manos o pulgares durante un periodo de dos semanas, mientras los sensores registraban su actividad cerebral para entrenar a la IA.
Práctica con el brazo robótico
Posteriormente, el paciente intentó controlar un brazo y una mano robóticos, aunque los movimientos iniciales no eran muy precisos. Para mejorar la precisión, Ganguly le hizo practicar con un brazo robótico virtual que proporcionaba retroalimentación sobre la exactitud de sus visualizaciones. Con el tiempo, el paciente logró que el brazo virtual respondiera a sus intenciones.
Cuando comenzó a practicar con el brazo robótico real, le bastaron unas pocas sesiones para transferir sus habilidades al mundo real, logrando que el brazo robótico recogiera bloques, los girara y los moviera a nuevas ubicaciones. Además, pudo abrir un armario, sacar una taza y acercarla a un dispensador de agua.
Meses después, el paciente continuó controlando el brazo robótico con solo una mínima ‘puesta a punto’ para ajustar la forma en que sus representaciones de movimiento habían cambiado desde el inicio del uso del dispositivo.
Futuras aplicaciones y mejoras
El equipo de investigación está perfeccionando los modelos de IA para que el brazo robótico se mueva más rápido y con mayor suavidad, con el objetivo de probarlo en un entorno doméstico. Para las personas con parálisis, la capacidad de alimentarse o beber agua podría transformar significativamente su calidad de vida. Ganguly expresó su confianza en que “hemos aprendido cómo construir el sistema ahora y que podemos hacer que funcione”.
