Varias ratas aprendieron a obtener agua con su actividad cerebral

La idea del control cerebral de máquinas e instrumentos es parte de la ciencia ficción, pero un nuevo estudio traslada este escenario un paso más cerca de la realidad. Investigadores de varias universidades de Estados Unidos han demostrado por primera vez que la actividad neuronal grabada directamente del cerebro puede ser utilizada en tiempo real para controlar un dispositivo robótico. Los autores del trabajo, que se publica en la revista Nature Neuroscience, entrenaron a ratas para que obtuvieran agua con un brazo robótico que se podía controlar presionando una pequeña palanca. Cuando las ratas le daban a la palanca, los científicos analizaron la actividad en las regiones cerebrales que controlan el movimiento, utilizando un tipo especial de electrodo que puede grabar la actividad de muchas neuronas simultáneamente.

Secuencias

Al analizar sus grabaciones con un ordenador, los autores pudieron identificar las secuencias relacionadas con el movimiento de las patas de las ratas al accionar la palanca. Entonces reconfiguraron el aparato de forma que el brazo robótico, el grifo, fue desconectado de la palanca y pasó a ser controlado directamente por los impulsos eléctricos de la actividad neuronal. En otras palabras, el cerebro de la rata pasó a controlar el brazo robótico directamente vía el electrodo y el ordenador, en vez de a través de la médula espinal y de los músculos de la pata. Las ratas no tuvieron dificultad en mantener el control del brazo robótico en su nueva configuración. Inicialmente, continuaron presionando la palanca, a pesar de que ya no era necesario para mover el brazo robótico. Muchos de los animales que participaron en el experimento, sin embargo, aprendieron pronto que podían obtener agua a través de la actividad cerebral por sí sola y dejaron de darle a la palanca. Habían aprendido por el mecanismo de retroalimentación a alterar su actividad cerebral para controlar el grifo.

Las implicaciones de este experimento en el desarrollo de herramientas útiles para las personas que sufren parálisis son claras. Éste no es el primer experiemnto que utiliza la actividad cerebral para mover una máquina pero representa un significativo avance respecto a los anteriores en varios aspectos.

Otros intentos se han basado en señales grabadas de músculos en el muñón de un miembro amputado o en señales eléctricas cerebrales de la superficie craneal. El primer enfoque no sirve para pacientes que han perdido el control de sus músculos debido a daños en la médula espinal o por enfermedades neurodegenerativas, mientras que el segundo permite un nivel de control muy poco preciso.

El nuevo estudio representa una prueba de que es posible actuar con señales cerebrales pero los autores reconocen que será necesario superar varios obstáculos para empezar a pensar en aplicaciones médicas. El éxito en este campo dependería de la habilidad para obtener grabaciones repetidas de las mismas neuronas en largos periodos de tiempo.

Aunque los experimentos ahora comunicados se realizaron durante varias semanas, esto sería demasiado poco tiempo para aplicaciones clínicas. Ademas, el brazo robótico es una herramienta simple que sólo se puede mover en una dimensión; la grabación y decodificación de información suficiente para controlar un dispositivo en tres dimensiones sería considerablemente más difícil.