Traducción y síntesis de Félix Ramos Gamiño
Ya existe esperanza de que las personas víctimas de lesiones nerviosas o de lesiones de las extremidades puedan algún día recuperar –por lo menos parcialmente- el movimiento, con el simple expediente de dar órdenes mentales a robots, a sillas de ruedas, a las prótesis e incluso a brazos y piernas paralizados. El camino para este fin es largo todavía, pero es mucho lo que se ha logrado, gracias a los estudios realizados, a partir del año dos mil, por un equipo de científicos encabezados por Miguel A. Nicolelis y John K. Chapin, de la Universidad de Duke, Estados Unidos. De tales estudios dan dichos científicos cuenta detallada en un artículo aparecido en la edición especial de este año de la revista Scientific American, bajo el título “Controling Robots with the Mind”, que se podría traducir al español como “Control de robots por medio de la mente”. Elemento fundamental de sus estudios y experimentos fue Belle, pequeño mono búho, (mono nocturno se le llama en nuestro idioma).
Los investigadores habían sentado a Belle en una silla especial, dentro de su cámara a prueba de ruidos, en su laboratorio de la Universidad Duke. “Mientras observaba una serie de luces horizontales, desplegadas en un tablero –escriben-, su mano derecha sostenía una palanca de mando. Belle sabía que si de repente brillaba una luz, y ella movía la palanca a la derecha o a la izquierda, para corresponder a la posición de dicha luz, una máquina despachadora le lanzaría a la boca un sorbo de jugo de fruta”.
CONECTORES Y MICROCABLES
En este experimento, Belle estaba provista de una gorra especial pegada a su cabeza. Bajo ella había cuatro conectores plásticos, que alimentaban a una serie de microcables –cada uno de ellos más delgado que el más delgado hilo para coser- en diferentes regiones de su corteza motora, el tejido cerebral que planifica los movimientos y envía las instrucciones para que los planes lleguen a las neuronas en la médula espinal. Cada uno de los microcables estaba al lado de una neurona motora. Cuando una neurona producía una descarga eléctri-ca –una ‘acción potencial’- el microcable adyacente atrapaba la corriente y la enviaba, a través de un pequeño haz de cables de la gorra de Belle, a una caja de dispositivos electrónicos, colocada sobre una mesa pegada a la cabina. La caja, a su vez, estaba conectada a dos computa-doras, una en la habitación de al lado, y la otra en el otro extremo del país.
ACTIVIDAD ELÉCTRICA QUE GENERA MOVIMIENTO
“Los miembros de nuestro equipo de investigación, reunidos en una congestionada habitación al otro lado del pasillo, empezaban a ponerse nerviosos, -prosiguen los investigadores. Después de varios meses de duro trabajo, estábamos a punto de probar la idea de que podríamos traducir la simple actividad eléctrica del cerebro de un ser viviente –los pensamientos de Belle- en señales capaces de dirigir el accionar de un robot. Esa tarde pri-maveral del año 2000, y lejos de la vista de Belle, habíamos colocado en esa habitación el brazo multiarticulado del robot que ella controlaría por primera vez. “Tan pronto como el cerebro de Belle sintió el brillo de una luz en el tablero, los aparatos electrónicos de la caja, que gobernaban dos modelos matemáticos de tiempo real, analizarían rápidamente los potenciales de la sencilla acción producida por sus células cerebrales. Nuestra com-putadora de laboratorio convertiría el modelo electrónico en instrucciones para dirigir el brazo del robot. A una distancia superior a 900 kilómetros, en Cambridge, Massachussets, otra computadora produciría las mismas acciones en otro brazo de robot, construido por Mandayam A. Srinivasan, jefe del Laboratorio para la Tecnología del Tacto, Humana y Mecánica (Laboratorio del Tacto), en el Instituto de Tecnología de Massachussets. Por lo menos, ése era el plan”.
ACCIÓN SIMULTÁNEA
Si los cálculos de los científicos eran correctos, los brazos de los dos robots tendrían que comportarse de la misma forma en que el brazo de Belle, y exactamente al mismo tiempo. Tendrían que traducir su actividad neuronal en órdenes para los robots en 300 milisegundos –el lapso natural en que la corteza motora de Belle planeaba el movimiento de su brazo y enviaba las instrucciones a sus músculos. Estimaban que si el cerebro de una criatura viviente –Belle en este caso- podía controlar de manera adecuada los brazos de dos robots diferentes, tal vez algún día llegaría a controlar un aparato mecánico o extremidades verdaderas, en forma tal que resultara útil para personas discapacitadas. Finalmente, el momento esperado llegó. Los investigadores encendieron luces enfrente de Belle, y ésta empezó inmediatamente, para responder a estos estímulos, a mover su palanca de mando a un lado y otro. El brazo del robot inmediato se movía de manera similar al del brazo verdadero de Belle. y lo mismo hacía –se supo así- el de Srinivasan. “Belle y los robots se movían de manera sincronizada, como danzantes que seguían una coreografía gracias a los impulsos eléctricos que brotaban del cerebro de la primera. En medio de la jubilosa celebración simultánea en Durham Durham, N. C., y Cambridge, los investigadores empezaron a acariciar la idea de que esto era sólo el principio de una jornada promisoria para beneficio del ser humano. Han transcurrido ocho años desde ese día, y tanto en los laboratorios de Duke, como en otros a lo largo y ancho de la Unión Americana, diferentes grupos de científicos han logrado importantes avances en la neurociencia, la ciencia computacional, la microelectrónica y la robótica, en su propósito de crear formas de que las ratas, los monos, y, -algún día que esperan no muy lejano- los seres humanos sean capaces de controlar máquinas mecánicas y electrónicas, con el solo pensamiento o la imaginación del movimiento. “Nuestro objetivo inmediato –han consignado- es poder ayudar a una persona que ha quedado paralizada a causa de un desorden neurológico o de una lesión en la es-pina dorsal, pero cuya corteza motora ha resultado ilesa, a operar una silla de ruedas o un brazo robotizado. Algún día, la investigación podrá también ayudar a dicho paciente, con la ayuda de una comunicación inalámbrica entre los implantes en el cerebro y la extremidad dañada, a recuperar el control sobre un brazo o una pierna natural. Y esto podría conducir a aparatos que restauren o aumenten otras funciones motoras, sensoriales o cognitivas”.
DIFÍCIL RETO
Aunque los investigadores abrigan esta esperanza, están conscientes de que el reto sigue siendo muy difícil, pues ignoran si serán capaces de producir un sistema práctico y confiable. La medicina no dispone –hasta la fecha- de medios por los cuales pueda reparar fracturas de la columna vertebral o lesiones cerebrales. Empero, así lo estiman los investigadores, “es probable que, en un futuro lejano, los neurocientíficos puedan lograr la regeneración de neuronas dañadas, o programar células madre para que tomen su lugar.
NEUROPRÓTESIS
“Sin embargo, en el futuro cercano, la opción más viable para la restauración de la función motora la constituyen las interconexiones cerebro-máquinas o las neuroprótesis. Éxitos logrados en el año 2002, con macacos que realizaron actividades diferentes a las que Nicolelis y Chapín lograron con Belle, “nos han llevado todavía más cerca de alcanzar esta meta”. Es necesario aclarar, y así lo reconocen los investigadores, que los avances logrados en fechas recientes en las interconexiones cerebro-máquinas, tienen antecedentes, por lo menos parciales, en descubrimientos hechos hace unos 20 años, cuando Apostolos P. Georgopoulos, de la Universidad Johns Hopkins, registró la actividad eléctrica de neuronas del nervio cortical en macacos. “Se dio cuenta de que las células nerviosas reaccionaban de manera más intensa cuando un mono movía su mano en una dirección determinada. Sin embargo, cuando el brazo se movía en un ángulo diferente al preferido por la célula, no cesaba la actividad neuronal; disminuía de manera proporcional al coseno de dicho ángulo. El descubrimiento mostró que las neuronas motoras están en amplia sintonía con determinado rango de movimiento, y que lo más probable era que el cerebro dependiera de la actividad colectiva de poblaciones dispersas de neuronas individuales para generar una orden motora”. Los experimentos en estos campos han continuado, y a los esfuerzos de Nicolelis y Chapin se han sumado los de otros científicos en la Unión Americana y en Europa. Los resultados son alentadores, y tal vez algún día puedan tener aplicación práctica para ser de beneficio para personas –como ahora se les llama- con capacidades diferentes. Pese a ello, son cautos, “para no ofrecer falsas esperanzas a la gente que padece discapacidades graves. Todavía debemos superar muchos obstáculos antes de que las IBM se puedan considerar opciones terapéuticas seguras, confiables y eficientes. Debemos demostrar en acciones clínicas, que una IBM puede ofrecer mucho bienestar sin riesgo de daño neurológico adicional.
