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Una interfaz cerebro-computadora que funciona de forma inalámbrica
Unos cuantos pacientes paralizados pronto podrían estar usando una interfaz inalámbrica cerebro-computadora capaz de transmitir sus comandos de pensamiento tan rápido como una conexión a Internet en casa.
Una interfaz cerebral inalámbrica utiliza el transmisor que se coloca en la cabeza, que se muestra.
Después de más de una década de trabajo de ingeniería, los investigadores de la Universidad de Brown y una empresa de Utah, Blackrock Microsystems, han comercializado un dispositivo inalámbrico que se puede conectar al cráneo de una persona y transmitir por radio comandos de pensamiento recopilados de un implante cerebral. Blackrock dice que buscará la autorización para el sistema de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU., para que el control remoto mental pueda probarse en voluntarios, posiblemente tan pronto como este año.
El dispositivo fue desarrollado por un consorcio, llamado BrainGate, que tiene su sede en Brown y fue uno de los primeros en colocar implantes en el cerebro de personas paralizadas y demostrar que las señales eléctricas emitidas por las neuronas dentro de la corteza podrían registrarse y luego utilizarse para dirigir un silla de ruedas o dirigir un brazo robótico (ver Implanting Hope).
Un límite importante para estos provocativos experimentos ha sido que los pacientes solo pueden usar la prótesis con la ayuda de un equipo de asistentes de laboratorio. Las señales del cerebro se recogen a través de un cable atornillado en un puerto en su cráneo, luego se alimentan a través de cables a un voluminoso bastidor de procesadores de señales. Usar esto en el entorno doméstico es inconcebible o poco práctico cuando está conectado a un montón de dispositivos electrónicos, dice Arto Nurmikko, el profesor de ingeniería de Brown que dirigió el diseño y la fabricación del sistema inalámbrico.
La nueva interfaz elimina gran parte de ese cableado al procesar datos cerebrales dentro de un dispositivo del tamaño de la tapa de la gasolina de un automóvil. Se conecta al cráneo y se conecta a electrodos dentro del cerebro. Dentro del dispositivo hay un procesador para amplificar los débiles picos eléctricos emitidos por las neuronas, circuitos para digitalizar la información y una radio para enviarla a una distancia de unos pocos metros a un receptor. Allí, la información está disponible como señal de control; decir para mover un cursor a través de una pantalla de computadora.
El dispositivo transmite datos desde el cerebro a una velocidad de 48 megabits por segundo, casi tan rápido como una conexión a Internet residencial, dice Nurmikko. Utiliza alrededor de 30 milivatios de energía, una fracción de lo que usa un teléfono inteligente, y funciona con una batería.
Los científicos han creado prototipos de interfaces cerebro-computadora inalámbricas antes, y se han vendido algunos transmisores más simples para la investigación con animales. Pero simplemente no existe un dispositivo que tenga tantas entradas y escupa megabits y megabits de datos. Es fundamentalmente un nuevo tipo de dispositivo, dice Cindy Chestek, profesora asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Michigan.
Aunque el implante puede transmitir el equivalente a unos 200 DVD de datos al día, no es mucha información en comparación con lo que genera el cerebro al ejecutar incluso el movimiento más simple. De los miles de millones de neuronas en la corteza humana, los científicos nunca han medido directamente más de 200 o más simultáneamente. Tú y yo estamos usando nuestros cerebros como máquinas de petabytes, dice Nurmikko. Según ese estándar, 100 megabits por segundo parecerán muy modestos.
Blackrock ha comenzado a vender el procesador inalámbrico, al que llama Cereplex-W y cuesta unos 15.000 dólares, a laboratorios de investigación que estudian primates. Las pruebas en humanos podrían realizarse rápidamente, dice Florian Solzbacher, profesor de la Universidad de Utah, propietario y presidente de Blackrock. Los científicos de Brown tienen planes de probarlo en pacientes paralizados, pero aún no lo han hecho.
Actualmente, una media docena de personas paralizadas, incluidas algunas en las últimas etapas de la ELA, participan en los ensayos de BrainGate utilizando la tecnología más antigua. En esos estudios, que se llevan a cabo en Boston y California, el implante que hace contacto con el cerebro es un pequeño conjunto de electrodos en forma de aguja tallados en silicio. También vendido por Blackrock, comúnmente se le llama conjunto de Utah. Para establecer una interfaz cerebro-máquina, esa matriz se empuja hacia el tejido de la corteza motora cerebral, donde sus puntas registran los patrones de activación de 100 neuronas o más a la vez.
Esos pequeños estallidos de electricidad, según han descubierto los científicos, pueden decodificarse en una lectura bastante precisa de qué movimiento pretende un animal o una persona. La decodificación de esas señales ha permitido a cientos de monos, así como a un número creciente de voluntarios paralíticos, controlar el mouse de una computadora o manipular objetos con un brazo robótico, a veces con una destreza sorprendente (ver El experimento mental).
Pero la tecnología BrainGate nunca se convertirá en medicina real hasta que se simplifique enormemente y se vuelva más confiable. El módulo inalámbrico montado en la cabeza es un paso hacia ese objetivo. Eventualmente, dicen los científicos, toda la electrónica tendrá que implantarse completamente dentro del cuerpo, sin cables que atraviesen la piel, ya que eso puede provocar infecciones. El año pasado, los investigadores de Brown informaron que probaron un prototipo de una interfaz totalmente implantada, con la electrónica alojada dentro de una lata de titanio que se puede sellar debajo del cuero cabelludo. Ese dispositivo aún no se comercializa.
Si pudieran ponerlo debajo de la piel, entonces todo lo que ven en los videos podría hacerse en casa, dice Chestek, refiriéndose a películas de pacientes utilizando el control mental para mover los brazos robóticos. Ese cable que atraviesa la piel es la parte más peligrosa del sistema.