Usar los electrodos implantados en el cerebro es como montar en bici

Las interfaces mente / máquina, o conexiones directas entre el cerebro humano y un ordenador, son ya una realidad en los implantes cocleares para los sordos, los paneles pixelados en la retina para los ciegos y los sistemas para mover objetos con la mente que pretenden ayudar a las personas paralizadas. Todas estas aplicaciones, y muchas otras que se pueden imaginar y se imaginarán en el futuro, dependen críticamente de que el paciente aprenda a interpretarlas, modularlas o controlarlas con su voluntad consciente, pese a que las neuronas exactas a las que se conectan los electrodos no sabían nada de ese asunto con anterioridad al implante. Comprender en qué consiste ese aprendizaje es esencial para el futuro de estos sistemas.

Una investigación con siete pacientes a los que se habían implantado electrodos en el cerebro como parte de un tratamiento para la epilepsia, y que se han prestado al estudio por un equipo de bioingenieros, radiólogos, neurocirujanos, rehabilitadores, biofísicos, neurobiólogos y científicos de la computación de la Universidad de Washington en Seattle, aporta ahora una pieza importante para esa comprensión.

El proceso reproduce con cables lo que hacen las neuronas

Los investigadores concluyen que los pacientes con electrodos en el cerebro, o interfaces mente / máquina, aprenden a manejarlos del mismo modo que se aprende a montar en bicicleta o tocar el piano: primero, la tarea se distribuye por varias áreas del córtex cerebral, la sede de la mente, al igual que un pianista novato toca con toda su mente y su cuerpo; pero con la práctica esa actividad distribuida del córtex se va reduciendo, señal de que el control se va haciendo automático, como el pianista que ya puede hablar con el público del bar mientras toca.

“De forma muy similar a cuando uno aprende a mecanografiar o montar en bici”, exponen en PNAS Jeremiah Wander y sus colegas, “los usuarios de interfaces cerebro / máquina experimentan, a medida que el entrenamiento progresa, una transición desde una mentalidad deliberada y concentrada cognitivamente hacia un control casi automático de la tarea”.

La principal conclusión del trabajo es que, aunque usar una interfaz mente / máquina solo requiere modular la actividad de un grupo local de neuronas —las que rodean al electrodo en cuestión—, adquirir el dominio de la cuestión implica una red distribuida por todo el córtex cerebral. Aunque luego esa red se relaja, o vuelve a un estado durmiente, cuando el manejo del sistema se hace rutinario. El paralelo es muy estrecho con el aprendizaje normal —sin electrodos— de cualquier cosa, como en los ejemplos del piano y la bicicleta.

El aspecto más chocante de las investigaciones sobre la interfaz mente / máquina es que la persona es capaz de aprender a usarla con progresiva eficacia sin que importe mucho en qué parte concreta de su córtex cerebral esté implantada, o de qué tipo de tarea se trate. La tecnología actual no permite pinchar el conjunto de neuronas precisión que rige cierto movimiento de la mano —ni siquiera permite conocerlo con exactitud—, pero de manera sorprendente y afortunada eso no parece ser un obstáculo fatal.

En el caso de las personas paralizadas, los neurocientíficos suelen pinchar sus electrodos en el córtex motor, la franja de cerebro (situada más o menos sobre cada oreja) que normalmente se ocupa de organizar los movimientos del cuerpo, como ordenar a las piernas que anden o a los dedos que escriban en el teclado. Pero no tienen forma de saber qué neuronas exactas están pinchando entre los miles de millones que contienen esas áreas. Y pese a ello el paciente siempre aprende a controlar su sistema. Tras un lógico periodo de prueba, error y desesperación, pero el caso es que aprende.

El trabajo de Wander y sus colegas de Seattle alcanza una precisión considerable en la descripción neurológica de ese fenómeno general. Las áreas cerebrales activadas durante el aprendizaje —y después relajadas con el dominio de la tarea— son el córtex prefrontal (la parte del cerebro que más ha crecido durante la evolución humana), el córtex premotor (el que da órdenes al córtex motor que a su vez se las da a los músculos) y el córtex parietal posterior, todos ellos implicados en el aprendizaje normal de los procedimientos o secuencias de movimientos y en el de otras tareas abstractas. En este sentido, la tecnología neurológica de vanguardia parece haber pinchado un mecanismo tan antiguo como la especie.