Cerebro y ordenador son conectados
Por primera vez, un paciente en estado de bloqueo total debido a la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) pudo comunicarse verbalmente mediante una interfaz cerebro-ordenador, según un nuevo estudio.
Esta tecnología permitió al paciente, un hombre de 37 años con ELA, comunicarse formando palabras y frases, a pesar de no tener ningún control muscular voluntario. El sistema consistió en implantar un dispositivo con microelectrodos en el cerebro del paciente y utilizar un programa informático personalizado para ayudar a traducir sus señales cerebrales.
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La ELA -también conocida como enfermedad de la neurona motora o enfermedad de Lou Gehrig- es un raro trastorno neurodegenerativo que afecta a las neuronas responsables del control de los movimientos musculares voluntarios. Según el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS), esta enfermedad provoca la degeneración y eventual muerte de estas células nerviosas, afectando a la capacidad de la persona para caminar, hablar, masticar y tragar.
A medida que la enfermedad empeora, hace que las personas afectadas acaben perdiendo la capacidad de respirar sin ayuda de un ventilador u otro dispositivo y paraliza casi todos sus músculos. Cuando las personas desarrollan la parálisis de todos sus músculos, excepto los que controlan los movimientos oculares, esto se conoce como "estado de bloqueo". Para poder comunicarse, las personas en estado de bloqueo necesitan utilizar dispositivos de asistencia y de comunicación aumentativa.
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Muchos de estos dispositivos se controlan con el movimiento de los ojos o con cualquier músculo facial que aún sea funcional. (Por ejemplo, Stephan Hawking utilizaba un dispositivo que le permitía comunicarse moviendo el músculo de la mejilla, según Wired). Pero una vez que una persona con ELA pierde la capacidad de mover también estos músculos, entra en un "estado de bloqueo total" que le impide comunicarse con su familia, sus cuidadores y el resto del mundo exterior.
El paciente del nuevo estudio (conocido como paciente K1) había perdido la capacidad de caminar y hablar a finales de 2015, según el estudio, publicado el martes (22 de marzo) en la revista Nature Communications. Comenzó a utilizar un dispositivo de comunicación basado en el seguimiento ocular al año siguiente, pero finalmente ya no pudo fijar su mirada lo suficientemente bien como para utilizarlo y se limitó a una comunicación de "sí" o "no". Previendo que era probable que perdiera todo el control ocular que le quedaba en un futuro próximo y pasara a un estado de bloqueo total, pidió a su familia que le ayudara a encontrar una forma alternativa de comunicarse con ellos.
La familia del paciente K1 se puso en contacto con dos de los autores del estudio, el Dr. Niels Birbaumer, del Instituto de Psicología Médica y Neurobiología del Comportamiento de la Universidad de Tubinga (Alemania), y el Dr. Ujwal Chaudhary, de la organización sin ánimo de lucro ALS Voice, de Mössingen (Alemania), que le ayudaron a instalar un sistema de interfaz cerebro-ordenador no invasivo que le permitió comunicarse con el movimiento ocular que le quedaba. Cuando finalmente perdió la capacidad de mover también los ojos, su equipo le implantó el dispositivo de microelectrodos en el cerebro como parte de la interfaz cerebro-ordenador.
El sistema funciona mediante "neurofeedback auditivo", lo que significa que el paciente tenía que "hacer coincidir" la frecuencia de sus ondas cerebrales con un determinado tono, palabra o frase. Al igualar y mantener la frecuencia en un nivel determinado (durante 500 milisegundos), conseguía una respuesta positiva o negativa del sistema.
Como históricamente no ha sido posible la comunicación con los pacientes en un estado de bloqueo completo, el equipo no sabía si el sistema funcionaría o no con el paciente K1. De hecho, "nadie creía que la comunicación fuera posible en un estado de bloqueo completo", dijo Birbaumer a Live Science.
Sin embargo, unos tres meses después de la operación, el paciente K1 fue capaz de utilizar con éxito la neurorretroalimentación para controlar la interfaz cerebro-ordenador. Aproximadamente medio mes después, empezó a seleccionar letras y a deletrear palabras y frases, llegando incluso a dar las gracias a los autores y a deletrear: "chicos, funciona sin esfuerzo."
Según otro miembro del equipo y coautor del estudio, el Dr. Jonas Zimmermann, del Centro Wyss de Bio y Neuroingeniería de Ginebra (Suiza), esto demostró cómo el paciente K1 "era capaz de utilizar áreas motoras del cerebro para comunicarse, aunque en realidad no pudiera moverse en absoluto". Y lo que es más importante, Chaudhary dijo que el sistema permitió al paciente K1 "dar instrucciones específicas sobre cómo debía ser atendido", restaurando su voz en torno a sus necesidades, deseos y bienestar.
Aunque el paciente K1 pudo utilizar la interfaz cerebro-ordenador basada en la neurorretroalimentación para comunicarse con su familia, el sistema no es perfecto. Sigue requiriendo una supervisión constante, ya que de lo contrario puede experimentar errores técnicos.
Sin la supervisión del equipo de estudio, Zimmermann dijo que "el sistema podría quedarse atascado en un bucle (rechazando todas las opciones, o seleccionando siempre la primera letra, o simplemente seleccionando letras al azar)". El equipo está trabajando actualmente en formas alternativas de solucionar este problema, como permitir que el sistema detecte estos fallos y se desconecte automáticamente cuando se produzcan.
Los autores también señalaron que el paciente de este caso se sometió a un entrenamiento con un sistema de neurorretroalimentación antes de perder por completo la función muscular, por lo que no está claro lo bien que funcionaría el sistema de interfaz cerebro-ordenador si los investigadores hubieran iniciado el entrenamiento cuando el paciente ya estaba en un estado de bloqueo total.
En el Centro Wyss, Zimmermann dijo que los investigadores también están trabajando en un nuevo sistema totalmente implantable, que no necesita un ordenador externo para funcionar, llamado ABILITY. Este sistema, que actualmente está en fase de verificación preclínica, ayudará a mejorar la usabilidad y facilitará la configuración y el uso del sistema, dijo.
Los investigadores esperan que esta tecnología pueda ofrecer algún día una experiencia mucho mejor a los pacientes en estado de bloqueo y les permita opinar sobre las decisiones relativas a su atención. "Sin embargo, hay que seguir trabajando en esta tecnología antes de que esté disponible de forma generalizada", afirma Zimmerman.
