Imagine un mundo donde su smartphone sea capaz de leer su mente. Que justo cuando usted decide mover un dedo para borrar un mensaje, el móvil ya se ha adelantado. Aunque parece un imposible, Erik Sorto, un californiano de 34 años, lo ha comprobado por sí mismo. Cuando tenía 21, por culpa de una herida de bala, se quedó tetrapléjico. Lleva 13 años paralizado de cuello hacia abajo y ahora, un grupo de científicos ha logrado que pueda mover un brazo robótico sólo pensando en ello y utilizando su imaginación.
De forma voluntaria, Erik se sometió a una
cirugía experimental en el Hospital Keck de USC el 17 de abril de 2013. Tal y como relata un artículo que publica esta semana la revista
Science, en unas cinco horas, los cirujanos le implantaron
dos conjuntos de microelectrodos (elaborados por la Universidad de Utah) en el cerebro, con el objetivo de registrar pulsos de electricidad de las neuronas cerebrales (a través de casi 100 puntos de contacto) con los que poder movilizar un brazo biónico externo, situado a su lado.
A diferencia de otros ensayos con pacientes amputados y con parálisis cerebral, en lugar de realizar los implantes en las áreas motoras, responsables directas del movimiento, los autores de la intervención los colocaron en la corteza parietal posterior, una zona relacionada con los procesos de planificación y control de las funciones motoras voluntarias que hasta ahora no se había utilizado como lugar de implantación. Esta región controla "nuestra intención de movernos, lo que podría lograr movimientos [del brazo robótico] más naturales y fluidos", argumenta el investigador principal, Richard Andersen, del Laboratorio Caltech. En estudios con animales, se ha visto que "la corteza parietal posterior transmite la intención de movimientos a la corteza motora y, a través de la médula espinal, las órdenes del cerebro llegan a los brazos y las piernas", encargadas de ejecutar la acción.
En los pacientes como Erik, la lesión en la médula impide la transmisión de la información desde el cerebro hasta las extremidades, y ahí entran en juego los implantes neuroprotésicos. En los experimentos realizados hasta la fecha, centrados en la corteza motora, para coger un vaso, el paciente tenía que ir pensando por secuencias: elevar el brazo, extenderlo, coger el vaso, cerrar la mano para sujetarlo... Un ordenador se encargaba de descodificar los pulsos de electricidad de las neuronas cerebrales cuando el paciente enviaba con su cerebro diferentes órdenes a sus brazos. Una vez trazados estos algoritmos informáticos, se transmitían las distintas posibilidades a la prótesis robótica diseñada, de forma que ésta reconociera cuándo la persona activaba su corteza cerebral para hacer uno u otro movimiento (levantar el brazo o girar la muñeca).
Con la intención de mejorar la versatilidad de los movimientos originados por las neuroprótesis, Andersen y sus colegas han apostado por comprobar el efecto de los microchips implantados en la corteza parietal posterior. Las matrices de los microelectrodos estánconectadas por un cable a un sistema de ordenadores que reciben y procesan las señales recogidas en esta parte del cerebro, y traduce así la intención del sujeto en instrucciones para el brazo robótico (desarrollado en la Universidad Johns Hopkins).
Los resultados fueron exactamente los esperados
A los 16 días de la intervención quirúrgica a la que se sometió Erik, comenzó el entrenamiento con los investigadores de Caltech y expertos del Centro Nacional de Rehabilitación Rancho Los Amigos, para controlar el cursor del ordenador y el brazo biónico con su mente. En el transcurso de 21 meses de trabajo, los resultados fueron exactamente los esperados. Bastaba con que Erik hiciera "lo que le pedíamos, que simplemente pensara e imaginara el movimiento en su conjunto: Quiero coger ese vaso de agua, sin necesidad de descomponer la orden en varias acciones".
Lo más sorprendente, afirma Andersen, es que "después de tantos años paralizado, el paciente fue capaz de controlar el brazo robótico en el primer intento, lo que da fe de lo intuitivo del control cuando se utiliza la actividad neuronal de la corteza parietal posterior". Para Erik también fue emocionante: "Por primera vez en 13 años, he podido beber mi primera cerveza por mí mismo". No sólo logró que el brazo biónico le acercara aquel vaso con las directrices de su mente, también pudo controlar el cursor del ordenador, hacer el gesto de apretón de manos e incluso jugar a piedra, papel o tijera.
Varias zonas cerebrales
Probablemente, apuntan los científicos responsables de este trabajo,la combinación de señales de la corteza motora y de la corteza parietal posterior ayuden a mejorar los dispositivos neuroprotésicos del futuro. Es "un paso importante hacia la mejora del control del cerebro de una extremidad robótica", subrayan Andrew Pruszynski y Jörn Diedrichsen en un editorial que acompaña al artículo en Science. Para el español Eduardo Fernández, del grupo de neuroingeniería biomédica de la Universidad Miguel Hernández de Alicante, "el trabajo de Andersen es muy interesante, ya que demuestra que existen varias zonas cerebrales susceptibles de ser implantadas con este tipo de tecnología".
Además, "aunque los resultados son muy preliminares, también sugieren que la implantación en una única área cerebral (corteza parietal posterior) es potencialmente capaz de controlar ambas extremidades (derecha e izquierda), lo que podría llegar a ser útil, por ejemplo, para controlar un robot bimanual que ayude a estos pacientes a realizar tareas que requieran las dos manos, como abrocharse los cordones del zapato".
En palabras de Carlos Y. Liu, profesor de cirugía neurológica del Hospital Keck de USC y uno de los cirujanos encargados de implantar los microelectrodos a Erik, "enfoques como éste son necesarios para conseguir algún día que las personas con parálisis cerebral puedan realizar, a través de tecnología de apoyo como la robótica, tareas rutinarias y prácticas que les permitan recuperar algo de su independencia y mejorar así su calidad de vida". Como expone Erik: "Poder beber una copa a mi ritmo, sin tener que pedirle el favor a nadie cada vez que quiera dar un sorbo, afeitarme, lavarme los dientes... Sería fantástico".
En esta línea trabajan varios grupos de científicos. Andersen y su equipo ya están estudiando una estrategia que podría permitir a los pacientes realizar este tipo de habilidades motoras finas. Para ello, "es clave lograr una retroalimentación sensorial desde el brazo robótico hasta el cerebro", lo que daría la percepción del tacto. Desarrollar mecanismos que permitan la transmisión de señales en este sentido, argumenta Andersen, "es importante para que el paciente pueda, por ejemplo, rascarse la nariz si le pica. Son acciones aparentemente triviales, pero que suponen gran frustración en las personas que no pueden realizarlas".
Según los expertos de rehabilitación que acompañaron a Erik en este proceso, "este proceso es relevante para el papel de la robótica y las interfaces cerebro-máquina como dispositivos de ayuda, pero también habla de la capacidad del cerebro para aprender a funcionar de otras formas".
José Luis Pons, científico del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que hace pocos meses presentó un robot vestible para la rehabilitación de personas con discapacidad motora, comenta el trabajo de Science y apunta cierta cautela. "Aunque la técnica se aplica a pacientes tetrapléjicos, el mismo concepto podría aplicarse a otros trastornos neurológicos o traumáticos, por ejemplo, al control natural de prótesis de miembro superior en amputados". No obstante, "la transferencia de estos resultados de investigación a la aplicación práctica, con dispositivos comerciales, se espera que lleve años, en los que habrá que validarse, por ejemplo, la estabilidad de los implantes a largo plazo". En la misma línea, Eduardo Fernández señala: "el futuro es esperanzador, pero creo que hay que avanzar poco a poco".
Por su parte, Sorto, padre de dos hijos, ha firmado para continuar trabajando en el proyecto de Andersen durante un tercer año. Asegura que este estudio le ha inspirado y motivado hasta el punto de haberse graduado en trabajo social. "Necesitaba participar en un proyecto como éste. Para mí es un placer formar parte de un estudio que busca mejorar la vida de pacientes como yo".
