CONVERTIR UN PENSAMIENTO EN ACCION:
“DE LA FICCIÓN A LA REALIDAD”
Varios grupos de investigadores están desarrollando
interfaces cerebro-máquina que permiten a personas con inmovilidad accionar mecanismos con solo su fuerza mental.
En
esta entrada voy a exponer diferentes estudios que se están desarrollando sobre
esto por investigadores en distintas universidades, así como sus logros.
1. Cathy Hutchinson (Massachusetts, EE UU) debido
a un ictus, el bloqueo de
un
vaso dejó sin riego su tallo cerebral la parte del sistema nervioso que conecta
el cerebro con el resto del cuerpo dejándole tetrapléjica y sin habla.
Como se puede ver en la imagen situada debajo Cathy
tiene los dedos encogidos, pudiendo realizar el simple acto de coger un vaso
para poder beber agua sin necesidad de que otra persona le ayude, esto es un sueño
para todas las personas con problemas similares de movilidad.
De
su cabeza sale un cable que le conecta a un ordenador, que a su vez está unido
a un brazo robótico con dedos metálicos articulados. Cathy imagina en su mente
que el brazo la obedece, y el brazo articulado realiza la operación de agarrar
el recipiente con una pajita y ella es capaz de beber sola.
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| Cathy Hutchinson. |
John Donoghue es un neurocientífico de la Universidad de Brown
en Rhode Island (EE UU), cuyo
laboratorio explora la manera de conectar el cerebro humano a una máquina.
Gracias a un minúsculo sensor, implantado en una zona específica de la superficie
de su corteza cerebral, al que van unidos unos diminutos electrodos que recogen
los movimientos de las neuronas que planifican y ejecutan los movimientos de
los brazos.
Los
electrodos recogen las señales y las envían por cable a un ordenador. Un
programa las descodifica y las traduce en instrucciones para la mano robótica.
De esta forma, enchufada a un cable y a través de una máquina, la mujer
aprendió a controlar el brazo y la mano artificial con solo pensarlo. El
problema es que debe conectarse, literalmente, un enchufe en la cabeza en cada
sesión en el laboratorio de Donoghue.
El caso de Cathy es único, lleva el
electrodo implantado desde hace cinco años, todo un logro, porque los
científicos han observado que los dispositivos se estropean a los pocos meses o
años, ya que el cerebro termina por rechazarlos.
Los
trabajos que se llevan a cabo en el laboratorio de Donoghue con ratas y monos indican que cuando
ocurre una lesión nerviosa, el cerebro se reorganiza de una forma muy rápida. En
casos donde la desconexión del cerebro con cuerpo es completa han observado que
esta parte del cerebro sigue funcionando como si siguiera controlando el brazo.
En
la misma Universidad se han realizado estudios con otros siete pacientes con
diferentes enfermedades motoras; dos de ellos con una lesión medular, otros
tres padecían esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y otros dos habían sufrido
un infarto cerebral. El equipo de Donoghue han observado que cuando piensan que están moviendo un
brazo, su cerebro se enciende, y en concreto, la misma parte que controla el
movimiento del brazo.
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| Estimulación biónica. |
El
cerebro es capaz de asignar nuevos circuitos para mover un brazo robótico, distribuye sus órdenes y crea mapas.
Hay una zona de la corteza cerebral que se
encarga casi exclusivamente de ejecutar el movimiento y otras zonas se encargan
antes de planificarlo.
2. El
equipo de Miguel Nicolelis, de la Universidad de Durham
en Carolina del
Norte
(EE UU), con un experimento que podría calificarse como el de las “ratas sedientas” ha logrado un gran avance en este
campo y se abren grandes expectativas para un futuro no muy lejano.
Nicolelis
entrenó a las ratas para que usaran su poder mental y manejasen un brazo
mecánico que les daba de beber. Al principio, tenían que apretar con sus garras
una palanca. Un brazo robótico les acercaba una pajita por la que podían sorber
el líquido de un recipiente. Los investigadores implantaron posteriormente un
dispositivo en sus cerebros que recogía las señales de las neuronas y las
transmitían a un ordenador mediante un cable. Las ratas aprendieron a pensar
que empujaban la palanca sin tener que hacerlo. El brazo robot descendía y les
daba de beber.
Los
dispositivos de interfaz cerebro-máquina, imagen
3, ya están funcionando en voluntarios que sufrieron una lesión medular. En
España se estima que hay unas 20.000 personas con lesiones medulares y en EE UU
unos 300.000. Para estas personas el poder realizar alguna actividad solos, sin
depender de otra persona, les haría sentirse vivos y poder ejecutar decisiones
propias.
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| Interfaz cerebro-máquina |
El
reto es conseguir que un dispositivo funcione durante años en la vida de una
persona y que no se degrade con el tiempo, se trata de lograr implantes
biocompatibles, que produzcan una señal clara y sin cables.
En
la actualidad Nicolelis, este científico brasileño, quiere sorprender al mundo
en la inauguración del próximo Mundial de fútbol, que se celebrará en su país
en 2014. Está trabajando en la
construcción de un exoesqueleto que obedezca las órdenes mentales de un
tetrapléjico, y que le permita caminar por un campo de fútbol para inaugurar
los mundiales.
Para
conseguir este gran avance el cerebro tiene que recibir impresiones y sentir el exoesqueleto como si fuera
una parte más de su cuerpo. Esperemos que en este año que queda sea capaz de
lograrlo y la inauguración del mundial sea una esperanza para millones de
personas en todo el mundo.
3. El equipo de investigadores, liderado por Reggie
Edgerton, neurocientífico de
la Universidad de California en Los
Ángeles (UCLA), publicó sus experimentos con animales, con los que se sabe que
la médula espinal contiene una serie de complicados circuitos que la hacen
inteligente, hasta el punto de que puede aprender una función motora si se la
enseña, y esto sucede incluso ante la total ausencia de señales del cerebro. La médula espinal, por tanto, es
inteligente y puede aprender por sí sola a estimular las piernas y recibir sus
sensaciones.
4. La
prótesis desarrollada por el investigador Dean
Kamen “El brazo
de Luke”
y
probada por Chuk Hildreth, quien
perdió los dos brazos hace 30 años, se le implantó un brazo biónico después de
tanto y es capaz de sentirlo.
Fue posible gracias a que un
neurocirujano reconectó las fibras que controlan
el brazo a los músculos pectorales, en vez de a la axila, e implantó en ellos
una serie de electrodos.
Cuando
Hildreth piensa en mover el brazo de metal, los músculos de su pecho se
contraen. Los electrodos registran la señal y la envían a los motores de la
prótesis. También tiene bajo la piel un pequeño motor capaz de vibrar. El motor
está conectado mediante un microprocesador a un sensor en la palma de su mano
artificial. Es capaz coger cosas delicadas sin romperlas o de emplear más
fuerza o soportar más peso.
CONCLUSIONES:
El cerebro es capaz de asignar nuevos circuitos para mover un brazo
robótico, distribuye sus órdenes y crea mapas.
Hay una
zona de la corteza cerebral que se encarga casi exclusivamente de ejecutar el
movimiento y otras zonas se encargan antes de planificarlo.
Parece que el cerebro construye y envía las órdenes para ejecutar
movimientos a pesar de que sus cuerpos estén desconectados de su cerebro desde
hace años.
El reto es conseguir que un dispositivo interfaz que funcione durante décadas, que sean
biocompatibles y no sean rechazados por el paciente.
El cerebro es capaz de asignar nuevos circuitos neuronales desarrollando
un nuevo mapa para controlar una parte artificial que no formaba parte de su
cuerpo.
La médula espinal, es inteligente, y puede aprender por sí sola a
estimular las piernas y recibir sus sensaciones. La médula puede hacer lo mismo
que el cerebro.
BIBLIOGRAFIA
Hola Julia:
ResponderEliminarMe siento esperanzada al saber que hay un número considerable de experimentos que tratan de dar solución a uno de los principales handicaps que tiene la medicina: la recuperación de lesiones inicialmente irreversibles. Aprovechar los recursos tecnológicos en beneficio de la vida humana siempre parece buena idea. Sin embargo, hay diversos grupos que están en desacuerdo con el uso de brazos o piernas biónicas, que van totalmente en contra de la naturaleza. Con un entrenamiento y práctica exhaustiva, personas que las usen se encontrarían ventajosas respecto a aquellos que cuentan con todos sus miembros y un "correcto" funcionamiento de su organismo. Y llegados a ese punto, todos querríamos ser más ágiles, más fuertes, y buscaríamos ser "ciborgs". ¿Es ético, o lo sería, llegar hasta esos extremos en los que la naturaleza fuese totalmente burlada?
Muchísimas gracias, ¡y enhorabuena por tu entrada!
Marta Lobo de Pablos. 1ºB Bach, nº20.
Este tema me parece muy interesante. Habia tratado algo parecido sobre enfermedades irreversibles en la asignatura de psicologia, pero no se me habia pasado por la cabeza la posible utilizacion de la tecnologia para esto. Es realmente impactante, que algo abstracto, como lo es la imaginacion en la propia cabeza, pueda transformarse en un hecho totalmente mecanico. Es algo tambien muy util, personas así con este tipo de enfermedades creo que se merecen cosas asi, y ademas es un importante avance para la tecnologia el lograr convertir pensamientos en actos, se diria que es casi como la magia que se desea cuando se es pequeño, muy esperanzador.
ResponderEliminarComentario por Marta Horcajo nº17