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Biotecnología

Un paralítico hará el saque inaugural del Mundial por control mental

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La comunidad científica es escéptica frente a la posibilidad de que un exoesqueleto pueda dirigirse exclusivamente con el cerebro

  • por Antonio Regalado | traducido por Lía Moya
  • 21 Abril, 2014

Foto: Un exoesqueleto expuesto en Brasil diseñado para que lo lleve y controle un paralítico.

Dentro de menos de dos meses Brasil albergará el Mundial de Fútbol 2014, a pesar de que los trabajadores aún están afanándose por verter hormigón en tres estadios sin terminar. En un laboratorio de São Paulo, un neurocientífico de la Universidad de Duke (EEUU) compite en su propia carrera contra el cronómetro del Mundial. Se afana por terminar el trabajo sobre un exoesqueleto controlado por la mente que, según afirma, servirá para que un voluntario paralítico brasileño se lo ponga, atraviese el campo de fútbol usando la mente y haga el saque inaugural del torneo en junio.

El proyecto, bautizado como Camina de Nuevo, está dirigido por Miguel Nicolelis, un brasileño de 53 años y uno de los nombres más conocidos en el campo de la neurociencia. Si todo sale según lo previsto, el saque será una demostración pública muy relevante de las investigaciones en interfaces cerebro-máquina, una tecnología cuyo objetivo es ayudar a los paralíticos a controlar las máquinas con el pensamientos y devolverles la capacidad de moverse.

"Será como poner un hombre en la luna, conquistar un nivel de osadía e innovación que la gente no está acostumbrada a asociar con Brasil", ha declarado Nicolelis. El saque, afirma, "inaugurará una nueva era en la neurociencia, la de la neuroingeniería".

Pero el proyecto Camina de Nuevo cuenta con numerosos críticos que afirman que la demostración tiene lo mismo de truco publicitario que de ciencia, y dudan de que demuestre un grado real de control mental. Y es porque depende de una tecnología para registrar la actividad cerebral relativamente antigua e imprecisa, la electroencefalografía (EEG, por sus siglas en inglés)

Al menos otros tres grupos de investigación han publicado artículos recientemente sobre exoesqueletos controlados mediante EEG. Pero por el momento ninguno ha conseguido hacer mucho más que enviar una señal de arranque o parada, y dejar que el arnés robótico haga el resto del trabajo sobre una trayectoria predeterminada, con ayuda externa para controlar el equilibrio.

Esto sugiere que el nivel de control cerebral podría ser decepcionantemente limitado, aunque se presente como un avance por la televisión. "¿Qué pasaría si una ráfaga de viento moviera la pelota tres centímetros a la derecha antes de empezar la demostración?", se pregunta Andrew Schwartz, un investigador en neuroortopedia de la Universidad de Pittsburgh (EEUU). "Todo lo que veremos en la demostración será robótica de lujo, no control mental y probablemente esté todo preprogramado".

Se espera que la demostración tenga lugar antes del partido inaugural entre Brasil y Croacia. Para que tenga éxito, el equipo Camina de Nuevo afirma que pretende combinar señales de EEG con otras estrategias (sin especificar) para dar al paciente un control dinámico sobre el acto de caminar y dar la patada al balón.

"Somos conscientes de las limitaciones de la EEG, pero decidimos enseñar lo que se puede hacer", explica el vicepresidente de investigación de la Universidad Colorado State (EEUU) y gestor del proyecto, Alan Rudolph. "La gente verá un sistema de control que es nuevo porque usa y aprovecha las señales cerebrales además de las corporales".

La Agencia Estatal de innovación de Brasil dio a Nicolelis 15 millones de dólares (unos 11 millones de euros) para llevar a cabo el proyecto, una cantidad considerable para los estándares de cualquier país. El saque inaugural lo verán 70.000 personas en directo en el estadio Itaquera de São Paulo y, según el Gobierno brasileño, "miles de millones de telespectadores podrán seguir lo que se podría convertir en uno de los mayores logros de la ciencia brasileña y mundial". (En realidad, la audiencia para los Mundiales rara vez excede los 250 millones de personas, y en el caso de la ceremonia de apertura esa cifra es bastante menor).

Nicolelis tiene muy desarrollada la habilidad para mezclar la ciencia con el espectáculo y, en Brasil, con la política. No ha respondido a una solicitud de entrevista, pero ha subido actualizaciones a una página de fans en Facebook. "Es muy espectacular y eso hay gente a la que le molesta", sostiene Daniel Ferris, que estudia la EEG y la cinética del caminar en la Universidad de Michigan (EEUU). "Creo que Nicolelis es muy buen científico, y a mí no me molesta cómo llega a los medios".

Hasta ahora Nicolelis ha sido un ardiente defensor de un enfoque completamente distinto respecto a las interfaces cerebro-máquina: registrar las neuronas directamente dentro del cerebro a través de chips implantables.

En 2008 transmitió las señales del cerebro de un mono a través de internet a Kioto, consiguiendo que un robot bípedo caminara en Japón. Ese experimento fue el origen del proyecto Camina de Nuevo, en el que ahora mismo están involucradas unas 125 personas de cinco continentes, explica Rudolph.

En un principio la intención de Nicolelis era equipar a un voluntario humano con un diminuto cubo implantado en el cerebro, cubierto por mil o más electrodos, cada uno capaz de registrar directamente la actividad de una neurona individual dentro del cerebro. Registrando la actividad de muchas neuronas a la vez, su investigación en monos había demostrado que se pueden capturar detalles precisos de la intención de mover las extremidades y reproducir esos detalles en un robot.

En un artículo publicado en la revista Scientific American en 2012, Nicolelis afirmaba que para controlar las piernas robóticas de un exoesqueleto habría que "implantar electrodos en el cerebro para manipular el robot". En 2011 rechazaba tajantemente la idea de usar la EEG que es menos precisa y depende de registrar la actividad desde fuera del cráneo, afirmando que "una baja resolución espacial hace inviable el uso de la EEG en interfaces como las creadas en nuestro laboratorio". En un libro publicado ese mismo año, Nicolelis fue aún más lejos, describiendo "un abismo casi insalvable" que separaba sus objetivos intelectuales de los de los investigadores en EEG.

Al final ha sido la presión de las fechas del Mundial y la dificultad de organizar un implante cerebral lo que han resultado ser casi insalvables, según Rudolph. Eso ha motivado un cambio en el segundo tiempo por la tecnología EEG, más accesible. Nicolelis ha explicado que el Gobierno de Brasil sólo aceptó la demostración en enero de 2013, lo cual les ha dado poco tiempo para prepararse.

"Decidimos enseñar lo que se puede hacer ahora y dar una idea de lo que está por venir", afirma Rudolph, añadiendo que el proyecto Camina de Nuevo sigue teniendo intención de usar registros de dentro del córtex en el futuro. "Es un proyecto muy agresivo que se mueve muy rápido. Siempre que hay que demostrar una nueva tecnología en una fecha específica, es un reto".

Aún así, esta decisión coloca a la demostración de Nicolelis en el centro de un debate sobre de qué son realmente capaces las señales de EEG. Algunos, como Schwartz, afirman que es una tecnología estancada que "llegó a un punto muerto hace 20 años". Otros afirman que es un camino práctico para el control mental cuyo potencial aún se está desarrollando.

La ventaja evidente es que registrar una señal de EEG no requiere cirugía, sólo un gorro cubierto de electrodos. El problema es que la señal eléctrica que se recoge fuera del cráneo es el producto de la combinación de miles de millones de neuronas activándose a la vez. Es un poco como escuchar una orquesta desde una ruidosa avenida en el exterior de la sala de conciertos. Las notas individuales de cada instrumento se pierden.

Pero si hay una cantidad de intérpretes suficiente que aumentan su volumen o tempo a la vez, ese cambio se puede detectar y usar como una señal de control sencilla.

El año pasado, el ingeniero biomédico de la Universidad de Minnesota (EEUU) Bin He, publicó un vídeo de una persona controlando el movimiento de un helicóptero de juguete. El sujeto lo consiguió imaginando que apretaba un puño u otro para moverlo a izquierda o derecha o un movimiento ascendente con ambas manos para que se elevara. Hubo que entrenar a unos algoritmos para reconocer los cambios resultantes en la onda EEG y usarlos para controlar el helicóptero.

Pero existen límites prácticos. Generar y descodificar cambios voluntarios en la onda EEG es lento y produce cantidades muy pequeñas de información útil, normalmente de 5 a 50 bits por minuto. No son datos suficientes para controlar algo tan complejo como el exoesqueleto de Camina de Nuevo, del que Rudolph explica tiene 17 grados de libertad.

Los investigadores esperaban obtener más información de la señal EEG, pero por el momento la experiencia ha sido decepcionante, explica el investigador de la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica), Guy Chéron, director de una iniciativa europea que ha invertido unos 5 millones de euros para desarrollar un exoesqueleto controlado mediante EEG y que finalizó el año pasado.

El grupo de Chéron sí que consiguió mover el exoesqueleto hacia delante mediante las órdenes generadas por una onda cerebral conseguidas de alguien que pensaba en caminar. Pero Chéron cree que el avance es un fracaso. "No estamos convencidos de que el resultado esté relacionado con las señales neuronales reales que controlan la locomoción, y no sea un artefacto", afirma. "Creo que estamos lejos de ello. Es mi sueño, pero sigue siendo un sueño. Y Nicolelis sabe muy bien cuál es el problema".

En Brasil, Nicolelis se ha enfrentado a críticas parecidas, presentadas tanto por sus antiguos compañeros como por los medios brasileños. El mes pasado declaró al periódico brasileño Folha de São Paulo que el cambio a la EEG "no empequeñece la relevancia científica o clínica de nuestra iniciativa".

En parte se debe a que el control mental no es la única tecnología involucrada. Se espera que la demostración para el mundial reúna varias tecnologías que ahora apuntan a nuevas posibilidades para pacientes paralíticos, sobre todo los avances recientes en exoesqueletos.

Gracias a los avances en robótica, no está claro qué papel tendrán finalmente las señales derivadas del cerebro. Los expertos señalan que existen formas mucho más sencillas que la EEG para dar una orden sencilla, por ejemplo, pulsar un botón o usar la voz. "Dentro de veinte años habrá toda una serie de sensores", afirma Ferris de la Universidad de Michigan (EEUU). "Quizá un poco de EEG, quizá registro de movimientos musculares, después sensores de inercia y cosas que puedas controlar mediante una inclinación del cuerpo, como se controla un Segway. Se debería poder conseguir un control bastante decente para un parapléjico. Conseguir algo para un tetrapléjico es mucho más difícil".

Nicolelis cree que su demostración sacará a la luz todos estos desarrollos prometedores. Pero no queda mucho tiempo. Las pruebas con pacientes empezaron en febrero, según la página de Facebook del equipo. Los dos exoesqueletos no han llegado a Brasil por avión hasta marzo. Nicolelis, al subir un vídeo del exoesqueleto dando sus primeros pasos el 7 de abril, eligió añadir la banda sonora de Misión imposible.

Tenga lugar o no la demostración, y sea cual sea su importancia técnica, es posible que Nicolelis ya haya conseguido el legado que deseaba para Brasil. "Lo creas o no, en Brasil la gente habla de neurociencia al hablar del Mundial", afirmó en febrero ante los asistentes a una conferencia en Chicago (EEUU). Eso ya es logro suficiente. Conseguir que los críos se paren y hablen de ciencia y no de fútbol".

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