Casey Harrell ha tenido un conjunto de electrodos implantados en su cerebro durante casi tres años. Harrell, quien padece esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y está paralizado, utilizó por primera vez su interfaz cerebro-ordenador (BCI) para "hablar" frases con la ayuda de un equipo de investigación en 2023.
Desde entonces, Harrell ha acumulado miles de horas de uso. Puede usar el dispositivo en gran medida de forma independiente, una vez que ha sido «conectado» con la ayuda de un cuidador. Su equipo le ha añadido nuevas funcionalidades, y Harrell también lo usa para navegar por la web y realizar su trabajo.
“Vivir con una enfermedad como la ELA, se supone que debes tener sueños limitados. Yo no los tengo”, afirma Harrell a MIT Technology Review. “Cualquiera de estas cosas sería una bendición absoluta en cuanto a mejora. Tenerlas todas, y muchas, muchas más, es verdaderamente revolucionario.”
En los primeros 22,6 meses tras el implante del dispositivo, Harrell lo había utilizado durante más de 3.800 horas en casa sin la presencia de ningún investigador, informó hoy el equipo en la revista Nature Medicine. “Es el primer ‘power user’ de una interfaz cerebro-ordenador para el habla (BCI)”, afirma el miembro del equipo Sergey Stavisky, neuroingeniero de la Universidad de Califo ia, Davis.
Decodificación del habla
Hace tres años, Harrell confió su cerebro a David Brandman, profesor asociado de cirugía neurológica en la Universidad de Califo ia en Davis, y a sus colegas. Harrell, que entonces tenía 45 años, ya había sido diagnosticado con ELA, una enfermedad degenerativa que priva a las personas del uso de sus músculos.
Harrell dependía de otros para controlar su silla de ruedas y para vestirlo y alimentarlo. Tenía dificultades para hablar; la gente se esforzaba por entender lo que decía. Entonces, Brandman y sus colegas le preguntaron si le gustaría probar un implante cerebral que pudiera ayudarle a comunicarse. “La industria estaba al borde de una transformación, y yo quería ser parte de ella”, dice Harrell. Se inscribió.
En julio de 2023, durante una operación de cinco horas, los médicos le implantaron cuatro matrices de 64 electrodos cada una en su cerebro. Cada par de matrices se conectó a un punto de conexión tipo ‘pedestal’ —creando dos puntos de acoplamiento en el exterior de su cráneo para conectar los electrodos a un ordenador.
El equipo llevaba mucho tiempo trabajando en el desarrollo de algoritmos para decodificar la actividad cerebral y transformarla en habla. Su sistema funciona registrando la actividad del córtex motor del habla —una región del cerebro responsable de los movimientos que nos permiten hablar.
«Hay 39 fonemas que componen todos los sonidos del inglés [americano]», afirma Nicholas Card, neuroingeniero de la UC Davis y miembro del equipo. Mapear la actividad neuronal relacionada con la producción de cada uno de esos fonemas puede permitir al equipo crear un decodificador de voz personalizado y un software que pueda 'hablar' esas palabras. «Primero pasamos de los datos cerebrales a los fonemas, y luego de los fonemas a las palabras», explica.
Comenzaron a utilizar el dispositivo aproximadamente un mes después de la cirugía. El equipo logró que el decodificador de habla de Harrell funcionara el primer día, dice Card. Ese día de agosto, Harrell utilizó el dispositivo para hablar con un vocabulario de 50 palabras, y el 99,6% de las palabras fueron como él había previsto. Ese vocabulario se amplió posteriormente a 125.000 palabras con una precisión del 97,5%.
En ese momento, no estaba claro cuánto tiempo podría durar el dispositivo. Las interfaces cerebro-ordenador son todavía nuevas; pocas personas se las han implantado durante períodos prolongados. El tejido cicatricial puede formarse alrededor de los electrodos en el cerebro de una persona, interfiriendo, por ejemplo, con su capacidad para detectar la actividad neuronal. Pero ese no parece ser el caso de Harrell.
Usuario avanzado
En otro avance, Harrell ahora puede usar el dispositivo de forma más independiente. En 2023, los miembros del equipo de investigación tenían que visitar a Harrell en su casa para conectarle y desconectarle físicamente del dispositivo los días que quería usarlo. Ya no. Desde entonces, el equipo ha automatizado más el sistema; hoy, el cuidador de Harrell puede ponérselo y quitárselo. «Se despertará, se conectará y simplemente se pondrá en marcha», afirma Stavisky.
Esto es importante, afirma Mariska Vansteesel, investigadora de BCI en el Centro Médico de Utrecht que no participó en el ensayo. “Para que estas tecnologías sean relevantes para los pacientes, realmente necesitamos probarlas en los ento os en los que se utilizarán finalmente… para demostrar que tienen valor, que son utilizables y que funcionan bien sin la implicación constante de un equipo de investigación”, añade.
El equipo también ha trabajado para mejorar el propio sistema. Ahora tiene una precisión del 99%, afirma Stavisky. Harrell también puede controlar un cursor —un punto de inflexión que le permite usar su ordenador personal para enviar mensajes de texto y correos electrónicos, navegar por la web y seguir con su trabajo como activista medioambiental.
A lo largo de los años, el equipo ha actualizado el sistema para atender las peticiones específicas de Harrell. Ahora puede activar un "modo de privacidad"—cuando está activo, cualquier texto descodificado se eliminará automáticamente. También puede optar por usar un "filtro de lenguaje soez" mientras habla con su hija pequeña.
“Hemos podido ampliar el software del dispositivo… mejorando la precisión y añadiendo funcionalidades adicionales para permitirme ser más independiente al usar el dispositivo”, dice Harrell. “Estamos haciendo el camino al andar, o al rodar, por así decirlo.”
Nada menos que revolucionario
Vansteesel advierte que, si bien el dispositivo está funcionando bien para Harrell, no hay garantía de que funcione igual de bien, o durante tanto tiempo, para otras personas con ELA. A lo largo de la última década, ha trabajado con una mujer con ELA que utilizó un dispositivo completamente implantado para comunicarse mediante "clics cerebrales" —clics del ratón generados a través de la actividad cerebral. La mujer usó su BCI durante siete años, pero dejó de funcionar hacia el final de ese periodo, aparentemente debido a la degeneración cerebral.
En cualquier caso, no todas las personas con ELA estarán dispuestas a someterse a una cirugía cerebral invasiva, afirma Jane Huggins, quien está desarrollando BCIs no invasivos en la Universidad de Michigan y no participó en el ensayo. «El uso independiente a largo plazo con una comunicación eficiente y precisa es una especie de santo grial de los BCI —señala—. Pero hemos estado observando una aversión constante a las estancias hospitalarias entre las personas con enfermedades progresivas como la ELA».
Harrell, sin embargo, califica el dispositivo de «nada menos que revolucionario». «Esto me ha permitido seguir trabajando y ganar dinero y un seguro para mi familia. Esto me está reconectando con amigos y familiares que son demasiado tímidos o tienen demasiado miedo de venir y no poder entenderme», dice Harrell. «Con mi hija de siete años, puedo crear un vínculo que antes no podía forjar. Ahora puedo leerles y ayudarles a mejorar sus propias habilidades de lectura. Al hacerlo, puedo compartir la responsabilidad de la crianza con mi esposa, quien me cuida tanto a mí como a nuestra hija».
Stavisky y sus colegas esperan mejorar aún más el dispositivo. «Nunca estamos satisfechos», dice. Uno de los objetivos es restaurar eventualmente la «voz completa» de Harrell. Están trabajando en un sistema de «cerebro a voz» que podría decodificar directamente la actividad cerebral en una voz hablada, completa con cadencia, inflexión y entonación de sonido natural —una voz que podría sonar feliz, enfadada o sarcástica, por ejemplo.
«Tenía una confianza discreta en que podría obtener algún beneficio personal del sistema», dice Harrell. «Ni en un millón de años hubiera pensado que lograría tanto».