Investigadores
de la Universidad de Duke en EEUU lograron en 2003 que un mono (un macaco
rhesus) moviera un brazo robot utilizando sólo su pensamiento, como si fuera un
tercer brazo. Esta semana ha sido noticia que han logrado establecer una
conexión, vía internet, entre los cerebros de dos ratas de laboratorio, una en
Brasil y otra en EEUU. ¿Cómo se ha realizado el experimento? Miguel
Nicolelis, de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, EEUU, es un
especialista en interfaces cerebro-máquina, es decir, en el uso dispositivos
que leen la actividad de la corteza cerebral y la transmiten a un ordenador
para que realice ciertas tareas, como controlar un brazo robot. Esta semana
el grupo de Nicolelis ha utilizado una tecnología llamada
microestimulación intracortical para lograr una interfaz cerebro a cerebro, transmitiendo
en tiempo real información sensoriomotriz del cerebro de una rata en Brasil a
otra rata en EEUU. En concreto, entre el Instituto Internacional de
Neurociencias Edmond y Lily Safra, en Natal, Brasil, y el Laboratorio de
Nicolelis en la Universidad de Duke, en Carolina del Norte. Se han
realizado dos experimentos diferentes en los que se ha implantado
una matriz de 32 microelectrodos (cada uno de con un grosor menor que una
centésima parte del grosor de un cabello humano) en dos regiones de la corteza
del cerebro de las ratas.
El artículo
técnico es Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Carolina Kunicki, Jing
Wang, Miguel A. L. Nicolelis, “A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing
of Sensorimotor Information,” Scientific Reports 3: 1319, 28
Feb 2013.
En qué
consiste el primer experimento. En este experimento se ha implantado la
matriz de 32 microelectrodos en la corteza motora primaria de las ratas,
el área del cerebro que procesa el movimiento. Se registró la actividad
neuronal de una rata en Brasil mientras realizaba una tarea de aprendizaje con
refuerzo: la llamada rata “codificadora” tenía que elegir qué palanca apretar
en función del encendido de una luz justo encima de cada palanca; si acertaba
la palanca correcta, era recompensada con comida. El patrón de actividad
neuronal al apretar las palancas izquierda y derecha es diferente, e
independiente de si la acción es la correcta (y la rata recibe recompensa) o no
lo es. En EEUU se colocó otra rata con otra matriz de microelectrodos
implantada en la misma región de la corteza cerebral, pero que estimulaba
dichas neuronas en lugar de leer su actividad. La rata “descodificadora” en
EEUU fue entrenada para aceptar la estimulación como algo normal. La
información del córtex cerebral de la rata “codificadora” en Brasil se
transmitió vía internet a la rata “descodificadora” de EEUU, que lo recibió dos
décimas de segundo más tarde. Las ratas de EEUU sin ver la señal luminosa
indicativa, presionaron la palanca correcta entre un 64 por ciento de las veces
(las ratas en Brasil alcanzaron un acierto del 95 por ciento).
Es de
suponer que si la rata “codificadora” en Brasil sabía de alguna forma que la
rata “descodificadora” en EEUU había acertado la comunicación entre ellas sería
más eficiente. De hecho, el grupo de Nicolelis así lo ha
demostrado. Para favorecer la comunicación “telepática” se realizó el
experimento premiando a ambas ratas sólo si la comunicación había sido efectiva
y ambas habían apretado la palanca correcta. Este refuerzo mejoró mucho la tasa
de éxito en la comunicación. Según el artículo de Nicolelis es como si la
actividad de la rata “codificadora” se hiciera más precisa. Aunque el animal no
sabía que existía la otra rata, parece que el refuerzo hizo que mejorara su
atención en la tarea y que mejorara la comunicación en las siguientes pruebas.
También se
realizó un segundo experimento. El segundo experimento es similar pero se
colocó el implante en la corteza somatosensorial primaria, el área que procesa
la sensación táctil. Se entrenó a las ratas para explorar con sus bigotes un
agujero e indicar si es estrecho o ancho, girando su cuerpo hacia la
izquierda o hacia la derecha. Las ratas “decodificadoras” en EEUU fueron
capaces de indicar más de un 60 por ciento de las veces el ancho de un hueco
que sólo las ratas “codificadoras” en Brasil pudieron explorar con sus bigotes.
Los
experimentos se han realizado en ratas de laboratorio, ¿tienen pensado los
investigadores utilizar monos? De hecho, el equipo investigador de
Nicolelis trabaja de forma habitual con monos (macacos rhesus) y también ha
realizado estos experimentos con monos (aunque sólo en EEUU). Los resultados
con monos aún no han sido publicados, pero Nicolelis ha afirmado que incluso
sin necesidad de premiar a los animales con alimento (sólo por puro
divertimento) se logra la comunicación cerebro a cerebro. El gran problema
de estos experimentos en la actualidad es que los neurocientíficos no entienden
en detalle cuáles son los procesos neuronales implicados. Los microelectrodos
no leen la actividad de neuronas individuales sino de un área relativamente
grandes de la corteza del cerebro, luego la comunicación implica la actividad
coordinada de muchas de neuronas. Lo que se envía por internet es una señal
promedio.
La gran
pregunta son las aplicaciones de esta tecnología. ¿Para qué sirve esta
tecnología de comunicación cerebro a cerebro? La fuente principal de
financiación del grupo de Nicolelis es el proyecto DARPA (Agencia de Investigación
de Proyectos Avanzados de Defensa) por lo que las primeras
aplicaciones que verán la luz tienen un corte militar. Una posibilidad es
utilizar animales como soldados controlados por las señales cerebrales de un
operador humano; se podría controlar insectos o pequeños
mamíferos genéticamente modificados que se podrían utilizar en labores de
vigilancia, espionaje, o incluso en misiones cuyo objetivo es cometer un
asesinato selectivo. También se está trabajando en la colaboración entre varios
cerebros en red para la resolución de tareas complicadas. Ya se están probando
implantes en monos con el objetivo de que trabajen juntos y se comuniquen
mediante interfaces cerebro a cerebro con objeto de completar un tarea común.
En estos experimentos cada mono tiene acceso a parte de la información
necesaria para tomar la decisión correcta y sólo la colaboración entre todos
permite resolver la tarea con éxito.
Todo esto
recuerda a las películas de ciencia ficción, como Matrix o Star Trek. ¿Será
algún posible la telepatía artificial o sintética? La telepatía entendida
como la comunicación o transferencia de pensamientos entre dos personas a
través de la mente sin contacto físico alguno es científicamente imposible. Las
leyes físico-químicas que describen cómo funciona el cerebro no lo permiten.
Sin embargo, hoy en día es posible leer la actividad del cerebro y transmitarla
a otra persona, como se ha visto en muchos películas de ciencia ficción. Muchos
recordarán el proceso de fusión mental entre los vulcanos de Star Trek, una
habilidad telepática que les permite unir su mente a la de otra persona
poniendo su mano sobre el rostro de la otra persona. No es una habilidad
telepática o de lectura de la mente a distancia, pues requiere contacto físico,
además de un gran esfuerzo de concentración mental. Otros recordarán que
en la película de ciencia ficción “Matrix,” dirigida en 1999 por los
hermanos Wachowski, se muestra cómo algunos personajes aprenden tareas
motoras complicadas, como pilotar un helicóptero, mediante un cable conectado a
la corteza del cerebro. Quizás en un futuro se puedan inducir en humanos los
patrones de actividad neuronal asociados al aprendizaje de ciertas tareas
motoras. Aún así, hoy en día, se trata sólo de una utopía.
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