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Un equipo de investigadores en Estados Unidos implementó una interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) en un participante con parálisis para darle la oportunidad de tener una experiencia de jugar un videojuego. El participante, un hombre de 69 años con una lesión cervical de la médula espinal que le impide mover tanto las extremidades superiores como inferiores, logró manipular un cuadricóptero virtual utilizando solo su cerebro.
El estudio, publicado el 20 de enero en Nature Medicine, revista de científica de investigación, representa un avance significativo en el campo de las BCI en humanos, al superar limitaciones previas relacionadas con movimientos complejos como el control individual de los dedos.
Se estima que 1.300 millones de personas en el mundo, es decir, el 16 % de la población, tienen una discapacidad importante, muchas de las cuales enfrentan barreras para participar en actividades recreativas y sociales. Los videojuegos, ampliamente utilizados por personas con y sin discapacidades, son una vía para la conexión social y el esparcimiento competitivo. Sin embargo, los jugadores con discapacidades, en algunos caso, suelen depender de tecnologías adaptativas o enfrentarse a limitaciones en el nivel de dificultad y accesibilidad de los juegos.
Frente a este desafío, el equipo de investigación liderado por Matthew S. Willsey y otros científicos de instituciones como Stanford y Brown University desarrolló un sistema intracortical (Significa que va dentro de la corteza cerebral) de alta precisión que decodifica los movimientos de tres grupos de dedos de manera continua para aumentar las posibilidades de control digital más allá de lo previamente logrado.
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Funcionamiento y resultado
El proyecto involucró a un participante de 69 años identificado como “T5″, quien sufrió una lesión medular en el nivel C4 que le dejó sin funcionalidad en sus extremidades. Para implementar el sistema, los investigadores implantaron un total de 192 electrodos en la circunvolución precentral izquierda, la región del cerebro encargada del control del movimiento de la mano. La actividad neuronal de T5 se registró mientras observaba una mano virtual realizando varios movimientos. Posteriormente, los investigadores emplearon algoritmos de machine learning para identificar las señales vinculadas a movimientos específicos de los dedos.
El sistema permitió a T5 controlar tres grupos de dedos: el pulgar con movimientos bidimensionales (flexión/extensión y abducción/aducción) y dos grupos adicionales (dedos índice-medio y anular-meñique) con movimientos unidimensionales. Esta configuración resultó en un control intuitivo y preciso con cuatro grados de libertad (4DOF), duplicando la complejidad de sistemas anteriores.
Habiendo alcanzado este control con los dedos, los investigadores decidieron probarlo en un videojuego. La decodificación de los movimientos de los dedos se programó para controlar tanto la velocidad como la dirección de un cuadricóptero virtual. De esta forma, T5 pudo pilotar este helicóptero y sortear una serie de obstáculos que aparecían en el videojuego.
En las pruebas iniciales, T5 logró alcanzar un promedio de 76 objetivos por minuto con un tiempo de respuesta de 1.58 segundos por objetivo. Estos resultados son comparables con estudios previos en primates, pero con el beneficio adicional de mayor número de grados de libertad y precisión.
Una vez entrenado, T5 utilizó el sistema para controlar un cuadricóptero virtual, mapeando los movimientos de sus dedos a diferentes funciones de vuelo como traslación, rotación y elevación. En un circuito de obstáculos diseñado para probar todas las capacidades del sistema, completó 12 recorridos con un tiempo promedio de 222 segundos, un tiempo bueno, entendiendo las circunstancias.
Más allá de los datos técnicos, el estudio destacó el impacto positivo en la experiencia personal del participante. T5 expresó una sensación de empoderamiento al poder participar en actividades que antes le eran inaccesibles. Incluso comentó que controlar el cuadricóptero le daba la sensación de “elevarse” más allá de las limitaciones de su condición.
Panorama global de los laboratorio con este enfoque
Elon Musk, fundador de Neuralink, anunció recientemente que ya son tres los pacientes con implantes de su compañía de interfaz cerebro-computadora, y todos los dispositivos funcionan correctamente. Según Musk, los nuevos implantes incluyen más electrodos, mayor ancho de banda y baterías de mayor duración. Además, Neuralink planea implantar estos dispositivos en 20 a 30 personas más durante este año. Aunque los detalles del tercer paciente no han sido públicos, sí se han dado a conocer detalles de los dos primeros.
El segundo paciente, que sufrió una lesión en la médula espinal, utiliza el implante para jugar videojuegos y manejar software de diseño asistido por computadora para crear objetos en 3D. Por su parte, el primer paciente describió cómo el dispositivo le ayudó a jugar al ajedrez y otros videojuegos, marcando un avance importante en la calidad de vida de las personas con discapacidades motoras.
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No obstante, Neuralink no está sola en este campo. Otros laboratorios y empresas están logrando progresos notables. Estudios publicados en el New England Journal of Medicine mostraron cómo las interfaces cerebro-computadora están ayudando a personas con discapacidades graves a comunicarse de manera más efectiva. Además, según una base de datos de estudios en Estados Unidos, existen más de 45 ensayos clínicos utilizando BCI para tratar trastornos cerebrales, superar lesiones y explorar nuevas aplicaciones.
Rajesh Rao, codirector del Centro de Neurotecnología de la Universidad de Washington, destacó en comunicación con AP que muchos laboratorios han demostrado que los humanos pueden controlar con precisión cursores y dispositivos utilizando BCI. Empresas como Synchron, Blackrock Neurotech y Onward Medical están experimentando con enfoques menos invasivos o combinaciones de registro neuronal y estimulación, alternativas prometedoras al modelo de Neuralink.
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