El mayor logro de la neurociencia: la interfaz cerebro-computadora
El Día Mundial del Cerebro se celebró el pasado 22 de julio. Por ello, queremos compartir con ustedes uno de los mayores logros de la neurociencia: la interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés). Esta tecnología, que parece sacada de una película de ciencia ficción, permite enviar mensajes desde el cerebro hasta dispositivos externos, como prótesis corporales y computadoras. Pero, ¿cómo funciona realmente la BCI? ¿Cuál es la historia detrás de este avance? ¿Qué beneficios puede traer a la sociedad? En este artículo, abordaremos cada uno de estos puntos para que puedan comprender el más grande desarrollo de la ciencia del cerebro.
La historia de la neurociencia es una historia de logros. Desde los primeros planteamientos sobre el funcionamiento del cerebro en la Antigua Grecia —Hipócrates consideró la hipótesis del cerebro como el centro de los sentidos y movimientos1—, hasta el posible hallazgo del sustrato neural de la memoria —en el 2018, se logró transferir la memoria condicionada de una babosa marina a otra a través del ARN2—, la neurociencia ha crecido enormemente. Pero, como todo en la ciencia, el desarrollo empezó a ser exponencial cuando unió fuerzas con la tecnología. Gracias a esta sinergia, hemos podido observar, en vivo, cómo se conectan las neuronas entre sí. Gracias a esta integración, por ejemplo, sabemos que, durante la primera infancia, se eliminan las células nerviosas que no han sido utilizadas. Sin embargo, si nos detenemos en este punto de la historia y nos preguntamos cuál ha sido el mayor logro alcanzado en este campo, cuál es el máximo nivel conseguido, creo la respuesta no podría ser otra que la creación de la interfaz cerebro-computadora (brain computer interface o BCI, en inglés). A muchos de nosotros, nos podrá sonar desconocida esta tecnología, pero les aseguro que es el mayor invento que ha logrado la neurociencia. Luego de este artículo, probablemente me den la razón.
¿Qué es la interfaz cerebro-computadora o BCI?
BCI o BMI (brain machine interface, en inglés) es la tecnología que recibe las señales generadas por el cerebro y las convierte en comandos capaces de controlar computadoras, prótesis corporales, sintetizadores de voz y dispositivos de asistencia. En este sentido, crea una canal o circuito entre el propio cerebro y las máquinas que se encuentran en la realidad externa3,4. Suena sorprendente, ¿verdad? Pero no hay magia detrás de todo esto: solo un esmerado trabajo científico de muchas décadas.
«¿Podremos controlar dispositivos tecnológicos solo con nuestro cerebro? ¿Tendremos implantes que mejoren nuestras capacidades cognitivas? ¿La Neuroética podrá regular todos estos avances?».
¿Cuál es la historia detrás de la tecnología BCI?
Todo inició hace 100 años, en la década de 1920, cuando Hans Berger, de la Universidad en Jena, Alemania, logró registrar actividad eléctrica al colocar electrodos en una trepanación craneana y conectarlos a un galvanómetro (instrumento que detecta la actividad eléctrica). Desde ese momento, todo fue viento en popa. En el inicio de la década de 1960, Thelma Estrin, del Brain Research Institute (UCLA), sugirió el sistema de computación digital electroencefalográfico (on-line electroencephalographic digital computing system, en inglés) y dio las instrucciones para que se pueda construir un dispositivo BCI capaz de transmitir señales cerebrales a la computadora. Jacques J. Vidal, de UCLA, en la década de 1970, publicó un artículo con sugerencias técnicas para la creación de una comunicación directa cerebro-computador5.
Cincuenta años después, en la actualidad, estamos logrando estudiar con éxito prótesis corporales para personas que han sufrido daño en brazos o piernas. Incluso, algunas compañías, como NeuroSky (ver store.neurosky.com), venden productos que se basan en BCI de bajo costo para monitorear el aprendizaje, cambiar los desenlaces de películas y jugar con hologramas.
¿Cómo funciona realmente la tecnología BCI?
Básicamente, el sistema se basa en cuatro componentes secuenciales. En primer lugar, un sensor invasivo (electrodos implantados en la corteza cerebral), semi-invasivo (electrodos implantados, por el ejemplo, en los espacios entre las capas de las meninges) o no invasivo (electrodos sobre el pericráneo) recibe la señal generada por el cerebro. En segundo lugar, la señal es procesada, es decir, se extraen las principales características y se elimina la información irrelevante. El tercer paso consiste en transferir las características de la señal al algoritmo de traducción para obtener instrucciones comprensibles al dispositivo externo4. Por último, estas instrucciones logran controlar el dispositivo tecnológico para seleccionar palabras en una computadora, mover una prótesis robótica, dirigir el mouse en la pantalla, conducir una silla de ruedas, etc.
¿No les parece asombroso todo lo que se ha podido lograr en neurociencia? Parece que estamos viviendo en una película de ciencia ficción. Pero, aunque no lo parezca, estos avances se van convirtiendo en parte de nuestra realidad. Entonces, creo que la pregunta que queda por hacernos es cómo imaginamos la neurociencia en 20 años. ¿Podremos controlar dispositivos tecnológicos solo con nuestro cerebro? ¿Tendremos implantes que mejoren nuestras capacidades cognitivas? ¿La Neuroética podrá regular todos estos avances? Si bien aún no estamos en la capacidad de responder a estas interrogantes, sí estamos preparados para pensar en un mundo mejor para todos.
Referencias
(1) Finger, S. (2010). Minds Behind the Brain: A history of the pioneers and their discoveries. Oxford Scholarship. doi:10.1093/acprof:oso/9780195181821.001.0001
(2) Bédécarrats, A., Chen, S., Pearce, K., Cai, D., & Glanzman, D. L. (2018). RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for LongTerm Sensitization in Untrained Aplysia. eNeuro, 5(3), 1-32. doi:10.1523/ENEURO.0038-18.2018
(3) Nicolas-Alonso, L. F., & Gomez-Gil, J. (2012). Brain Computer Interfaces, a Review. Sensors, 12, 1211-1279; doi:10.3390/s120201211
(4) Mudgal, S. K., Sharma, S. K., Chaturvedi, J., & Sharma, A. (2020). Brain computer interface advancement in neurosciences: Applications and issues. Interdisciplinary Neurosurgery: Advanced Techniques and Case Management, 20, 100694. doi:10.1016/j.inat.2020.100694
(5) Kübler, A. (2019). The history of BCI: From a vision for the future to real support for personhood in people with locked-in syndrome. Neuroethics, 13, 163-180. doi:10.1007/s12152-019-09409-4
