Un teclado directo al cerebro: la neuroprótesis que traduce pensamientos en palabras

Perder la capacidad de comunicación es uno de los problemas más devastadores para las personas con parálisis. Devolvérsela es el gran reto de la neurotecnología. Este lunes un equipo científico ha probado un dispositivo implantable que ha permitido la comunicación rápida entre un paciente con ELA y uno con lesión medular.

El estudio, liderado por investigadores del Instituto de Neurociencia del Mass General Brigham (Boston, Estados Unidos) y la Universidad de Brown (Rhode Island, Estados Unidos) describe una neuroprótesis de escritura con interfaz cerebro-computadora (iBCI, por sus siglas en inglés) que se encuentra en fase de investigación y que puede restaurar la comunicación con rapidez y precisión.

La herramienta, que usa el teclado Qwerty (el más común) y descifra el intento de movimiento de los dedos, funcionó con éxito en dos participantes del ensayo clínico del consorcio BrainGate, uno con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y otro con una lesión de la médula espinal cervical.

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Los resultados del estudio se han publicado este lunes en la revista Nature Neuroscience.

Para muchas personas con parálisis, al perder el uso tanto de las manos como de los músculos del habla, la comunicación puede volverse difícil o imposible.

“A menudo, las personas con discapacidades motoras y del habla graves terminan dependiendo de tecnologías como el seguimiento ocular: deletrear palabras letra por letra mediante un sistema de seguimiento del movimiento de los ojos. Esos sistemas tardan demasiado para muchos usuarios”, explica el autor principal Daniel Rubin, del Mass General Brigham.

Para los usuarios, estos sistemas son frustrantes de usar pero “las BCI pueden convertirse en una nueva e importante alternativa” para ellos, asegura.

Para ello, el consorcio BrainGate -formado por neurólogos, neurocientíficos, informáticos, neurocirujanos, ingenieros, matemáticos e investigadores de múltiples instituciones asociadas- trabaja para crear mejores herramientas de comunicación y movilidad para personas con enfermedades neurológicas, lesiones o pérdida de extremidades.

“Desde 2004, nuestro equipo ha estado avanzando y probando la viabilidad y eficacia de las interfaces cerebro-computadora implantables para restaurar la comunicación y la independencia de las personas con parálisis”, comenta la coautora y líder del ensayo clínico, Leigh Hochberg, del Mass General Brigham.

Comunicación con el sistema nervioso

Las interfaces cerebrales son sistemas electrónicos que, mediante sensores implantados en el cerebro, se comunican con el sistema nervioso, que también utiliza señales eléctricas. Estas herramientas registran la información y descodifican las señales neuronales.

En el caso de la nueva neuroprótesis de escritura iBCI de BrainGate, los sensores de microelectrodos están implantados en la corteza motora (una parte del cerebro que controla el movimiento). Después, se coloca un teclado Qwerty delante del participante, con cada letra mapeada en los dedos y posiciones de los dedos: arriba, abajo o encogido.

A medida que el paciente intenta intuitivamente estos movimientos de los dedos, los electrodos registran la actividad eléctrica del cerebro y luego envían una señal a un sistema informático que puede traducir la actividad neuronal en letras. El resultado se procesa a través de un modelo de lenguaje predictivo final para garantizar un resultado de comunicación preciso.

Los participantes del ensayo clínico, uno con ELA avanzada y el otro con una lesión medular, usaron la nueva neuroprótesis de escritura iBCI para comunicarse de forma rápida y precisa.

Ambos calibraron sus dispositivos con tan solo 30 frases; un participante pudo alcanzar una velocidad de escritura máxima de 110 caracteres o 22 palabras por minuto, con una tasa de error de palabras del 1,6 %, la precisión de escritura que tiene una persona sin discapacidad.

Además, usaron el dispositivo desde su lugar de residencia, lo que demuestra el potencial de uso doméstico en el futuro.

“Decodificar estos movimientos de los dedos también es un gran paso hacia la posibilidad de restaurar movimientos complejos de alcance y agarre para personas con parálisis de las extremidades superiores”, apunta el primer autor y autor correspondiente Justin Jude, del Mass General Brigham.

Aún así, “aún hay espacio para mejorar esta herramienta de comunicación, como implementar una estenografía u otro teclado personalizado para que la escritura sea aún más rápida”, reconoce.

“Nuestra BCI es un gran ejemplo de cómo la neurociencia moderna y la tecnología de inteligencia artificial pueden combinarse para crear algo capaz de restaurar la comunicación y la independencia de las personas con parálisis”, concluye el investigador de Boston.