Fusionar mente y máquina: ¿de verdad estamos cerca?

Del mismo modo que los antiguos griegos fantaseaban con alzar el vuelo, la imaginación actual sueña con fusionar mentes y máquinas para resolver el molesto problema de la mortalidad humana. ¿Puede la mente conectarse directamente con la inteligencia artificial, los robots y otras mentes mediante tecnologías de interfaz entre cerebro y ordenador (BCI) para trascender nuestras limitaciones humanas?

Durante los últimos 50 años, investigadores de empresas y laboratorios universitarios de todo el mundo han hecho avances impresionantes en el camino hacia ese sueño. Últimamente, emprendedores de éxito como Elon Musk (Neuralink) y Byan Johnson (Kernel) han anunciado la creación de nuevas empresas que pretenden mejorar las capacidades humanas mediante la interconexión del cerebro con el ordenador.

¿Hasta qué punto estamos cerca de lograr conectar nuestro cerebro con nuestras tecnologías? ¿Y cuáles serían las consecuencias una vez que nuestras mentes estuviesen conectadas?

Los orígenes

Eb Fetz, un investigador del Centro de Ingeniería Neural Sensoriomotriz (CSNE), es uno de los pioneros de la conexión entre máquina y mente. En 1969, antes de que existiesen siquiera los ordenadores personales, demostró que los monos eran capaces de amplificar sus señales cerebrales para controlar una aguja que se movía sobre un dial.

Gran parte del trabajo reciente en el campo de las BCI tiene por objetivo mejorar la calidad de vida de personas con parálisis o con discapacidades motrices graves. Puede que hayan oído hablar de algunos logros recientes en las noticias: investigadores de la Universidad de Pittsburgh han empleado señales grabadas en el interior del cerebro para controlar un brazo robótico. Unos investigadores de Stanford han logrado extraer las intenciones motrices de las señales cerebrales de pacientes con parálisis, lo que les ha permitido utilizar una tableta sin necesidad de cables.

De manera similar, algunas sensaciones virtuales limitadas se pueden enviar de nuevo al cerebro emitiendo una corriente eléctrica dirigida al interior o la superficie de este.

Para que toda esta tecnología funcione, hay que implantar electrodos quirúrgicamente (una opción que la mayoría de la gente no se plantea)

¿Y qué hay de nuestros sentidos principales, la vista y el oído? Se han creado versiones comerciales muy incipientes de ojos biónicos para personas con deficiencias visuales graves, y otras versiones mejoradas se están probando ya en humanos. Los implantes cocleares, por otro lado, se han convertido en uno de los tipos de implante biónico más populares y utilizados (más de 300.000 personas en todo el mundo los usan para oír).

Las BCI más complejas son “bidireccionales” (BBCI), capaces tanto de registrar señales como de estimular el sistema nervioso. En nuestro centro, estudiamos las BBCI como una nueva y radical herramienta de rehabilitación para tratar el ictus y las lesiones medulares. Hemos demostrado que se puede usar una BBCI para reforzar las conexiones entre dos regiones cerebrales o entre el cerebro y la médula espinal, y redireccionar la información en torno a una zona lesionada para volver a mover un miembro paralizado.

Dados los éxitos logrados hasta ahora, se podría pensar que la interfaz entre cerebro y ordenador está en situación de convertirse en el próximo artículo de consumo indispensable.

Todavía en los comienzos

Pero si nos fijamos mejor en algunas de las muestras actuales de la BCI, comprobaremos que todavía nos queda mucho camino por recorrer: cuando las BCI producen movimientos, estos son mucho más lentos y menos precisos y complejos que los que las personas sin parálisis realizan fácilmente a diario con sus miembros. Los ojos biónicos ofrecen una visión con muy poca resolución; los implantes cocleares transmiten electrónicamente una información oral limitada, pero distorsionan la música. Y para que toda esta tecnología funcione, hay que implantar electrodos quirúrgicamente (una opción que la mayoría de la gente no se plantea).

Sin embargo, no todas las BCI son invasivas. Existen BCI no invasivas que no requieren cirugía; suelen basarse en registros eléctricos (EEG) tomados en el cuero cabelludo y se han empleado para controlar cursores, sillas de ruedas, brazos robóticos, drones, androides e incluso la comunicación entre dos cerebros.

Pero todas estas pruebas se han llevado a cabo en el laboratorio (donde las salas están en silencio, los participantes no se distraen, el montaje técnico es largo y metódico y los experimentos solo duran lo suficiente para probar que un concepto es posible). Se ha visto que resulta muy difícil lograr que estos sistemas sean lo bastante rápidos y sólidos para que tengan un uso práctico en el mundo real.

Incluso con electrodos implantados, al tratar de leer la mente surge otro problema debido al modo en que se estructura el cerebro. Sabemos que cada neurona y sus miles de vecinas conectadas forman una red inimaginablemente grande y en constante cambio. ¿Qué representa esto para los neuroingenieros?

Imaginen que intentan entender una conversación entre un numeroso grupo de amigos acerca de un asunto complejo, pero solamente se les permite escuchar a una persona. Podrían averiguar, más o menos, el tema general del que trata la conversación, pero en ningún caso descubrirían todos los detalles y matices del debate completo. Porque hasta nuestros mejores implantes solo nos permiten escuchar pequeñas zonas del cerebro en cada momento; somos capaces de hacer cosas impresionantes, pero estamos muy lejos de entender la conversación completa.

También existe un elemento en el que pensamos como si fuera una barrera lingüística. Las neuronas se comunican entre ellas mediante una compleja interacción de señales eléctricas y reacciones químicas. Esta lengua electroquímica nativa se puede interpretar mediante circuitos eléctricos, pero no es fácil. De manera similar, cuando enviamos una respuesta al cerebro mediante la estimulación eléctrica, nuestro “acento” eléctrico es muy fuerte. Ello dificulta que las neuronas entiendan lo que la estimulación intenta comunicar, en medio de toda la actividad neural continua.

Finalmente, tenemos el problema del daño. El tejido cerebral es suave y flexible, mientra que la mayoría de nuestros materiales conductores de la electricidad —los cables que se conectan al tejido cerebral— tienden a ser muy rígidos. En consecuencia, los elementos electrónicos implantados suelen causar cicatrices y reacciones inmunitarias que hacen que la eficacia de los implantes se reduzca con el tiempo. Las fibras y las redes flexibles biocompatibles pueden acabar siendo útiles en este sentido.

Coadaptación, convivencia

A pesar de todas estas dificultades, somos optimistas respecto a nuestro futuro biónico. Las BCI no tienen que ser perfectas. El cerebro tiene una capacidad de adaptación sorprendente y aprende a usar las BCI de un modo similar a nuestro aprendizaje de nuevas aptitudes como conducir o usar una interfaz de pantalla táctil. Asimismo, el cerebro aprende a interpretar nuevas clases de información sensorial, incluso la transmitida de forma no invasiva mediante el uso de pulsos magnéticos, por ejemplo.

Incluso con electrodos implantados, al tratar de leer la mente surge otro problema debido al modo en que se estructura el cerebro

En última instancia, creemos que una BCI bidireccional "coadaptativa", en la que el componente electrónico aprenda del cerebro y le responda constantemente durante el proceso de aprendizaje, podría ser un paso necesario para la construcción del puente neural. La construcción de esa BCI bidireccional coadaptativa es el objetivo de nuestro centro.

También nos entusiasman los logros recientes en el tratamiento específico de enfermedades como la diabetes usando "electrofármacos" (pequeños implantes experimentales que tratan una enfermedad sin medicamentos, transmitiendo órdenes directamente a los órganos internos).

Y los investigadores han descubierto nuevas formas de superar la barrera lingüística eléctrica-bioquímica. El "cordón neural" inyectable, por ejemplo, puede resultar un modo prometedor de hacer posible que, poco a poco, las neuronas crezcan a lo largo de los electrodos implantados y no los rechacen. Las sondas flexibles de nanocables, los soportes flexibles para neuronas y las interfaces de vidrio de carbono también pueden permitir que los ordenadores biológicos y tecnológicos coexistan a gusto dentro de nuestro cuerpo en el futuro.

De la asistencia a la potenciación

La nueva empresa de Elon Musk, Neuralink, tiene la meta final declarada de mejorar a los humanos mediante las BCI, para ayudar a nuestro cerebro en la continua carrera armamentística entre la inteligencia humana y la artificial. Musk espera que, si somos capaces de conectarnos a nuestras tecnologías, el cerebro humano multiplique sus propias capacidades (lo que nos permitiría evitar un futuro distópico en el que la inteligencia artificial supere las capacidades humanas naturales). Sin duda ese sueño puede parecer lejano o extravagante, pero no deberíamos descartar una idea solo porque nos resulte extraña. Después de todo, los coches que se conducen solos estaban relegados al ámbito de la ciencia ficción hace una década y media, sin ir más lejos (y ahora circulan por nuestras carreteras).

En nuestro centro, un equipo de filósofos, clínicos e ingenieros trabaja activamente para abordar estos problemas éticos, morales y de justicia social, y ofrecer directrices neuroéticas antes de que esta disciplina avance demasiado

En un futuro cercano, a medida que las interfaces entre cerebro y ordenador no solo restauren funciones perdidas por personas con discapacidad, sino que también potencien las aptitudes de personas sin discapacidad por encima de sus capacidades humanas, tendremos que tomar conciencia de una serie de problemas relacionados con el consentimiento, la privacidad, la identidad, la acción y la desigualdad. En nuestro centro, un equipo de filósofos, clínicos e ingenieros trabaja activamente para abordar estos problemas éticos, morales y de justicia social, y ofrecer directrices neuroéticas antes de que esta disciplina avance demasiado.

Puede que la conexión directa entre el cerebro y la tecnología acabe siendo una consecuencia natural del modo en que los humanos se han mejorado a sí mismos mediante la tecnología a lo largo de los siglos, desde el uso de la rueda para superar nuestras limitaciones como bípedos hasta las anotaciones en tablas de arcilla y en papel para aumentar nuestros recuerdos. Tal como ha sucedido con los ordenadores, los teléfonos inteligentes y los equipos de realidad virtual actuales, las BCI potenciadoras, cuando por fin lleguen al mercado de consumo, serán emocionantes, frustrantes, peligrosas y, al mismo tiempo, estarán llenas de promesas

James Wu es estudiante de doctorado de Bioingeniería, investigador del Centro de Ingeniería Neural Sensoriomotriz, Universidad de Washington. Rajesh P. N. Rao es ccatedrático de Informática e Ingeniería y director del Centro de Ingeniería Neural Sensoriomotriz, Universidad de Washington.

Cláusula de divulgación

James Wu trabaja para el Centro de Ingeniería Neural Sensoriomotriz (CSNE) y la Universidad de Washington en Seattle. James Wu recibe financiación de la Fundación Nacional para la Ciencia y anteriormente ha recibido ayuda de la Fundación Washington para la Investigación. El CSNE colabora con las empresas enumeradas en: http://csne-erc.org/content/current-members.

Rajesh P. N. Rao trabaja para el Centro de Ingeniería Neural Sensoriomotriz (CSNE) y la Escuela Paul G. Allen de Informática e Ingeniería de la Universidad de Washington en Seattle. Asesora a la empresa Neubay, Inc. y su organización, el CSNE, colabora con las empresas enumeradas en: http://www.csne-erc.org/content/current-members. Rajesh Rao recibe financiación de la Fundación Nacional para la Ciencia, la Oficina de Investigación Naval, los Institutos Nacionales de la Salud y la Fundación Keck.