Científicos inventan un brazo robótico controlado por la mente

La posibilidad de controlar una maquina con la mente está cada vez más cerca. Entre los últimos avances se encontraba el Nekomimi, de cuyo funcionamiento ya hemos hablado aquí. Son unas orejas de gato robóticas capaces de moverse según nuestras ondas cerebrales (que dependen entre otras cosas de nuestro estado anímico). Este juguete interpreta las señales eléctricas del cerebro a nivel general, no es capaz de distinguir entre cada una de nuestras neuronas ni saber cuándo mandan una señal eléctrica de manera individual. Si tuviéramos esta capacidad, podríamos acercarnos a la identificación de procesos cerebrales más complejos, como el movimiento o la memoria.

Respecto a este tema, ayer apareció en las noticias de todo el mundo un gran logro científico: la invención de un brazo robótico capaz de ser controlado a través del pensamiento de una persona parapléjica, permitiendo su uso en actividades cotidianas como si fuera su propio brazo. El brazo fue creado en la Universidad de Pittsburgh en colaboración con diferentes centros tecnológicos. El video a continuacion incluye una entrevista con la paciente y se ve al brazo en funcionamiento.

En este caso, el brazo robótico tiene un funcionamiento completamente diferente al Nekomimi. La paciente se sometió a una cirugía para implantar un chip de cuatro milímetros cuadrados en una región del cerebro llamada corteza motora, encargada de comunicar la intención de movimiento al resto del cuerpo.

Cuando queremos abrir la mano, las neuronas de la corteza motora se activan en un patrón único mandando un mensaje químico-eléctrico a través de los nervios del brazo hasta los músculos de la mano, abriéndola. Aunque nos pueda parecer algo simultaneo, desde que pensamos en abrir la mano hasta que la abrimos pasan al menos 200 milisegundos, tiempo dedicado al viaje de la señal eléctrica (una quinta parte de un segundo).

El chip permite detectar las señales eléctricas de cada neurona en la corteza motora, pero esto por sí sólo no serviría de nada, ya que estos patrones eléctricos son únicos en cada individuo. Para que sea realmente útil el chip debe ser conectado al brazo robótico y pasar por un periodo de aprendizaje: primero la paciente debe tratar de mover el brazo mecánico siguiendo normas básicas (arriba la mano/abajo la mano), al hacerlo las neuronas de la corteza motora se activarán siguiendo un patrón determinado y el brazo aprenderá a asociar cada patrón con el movimiento deseado y efectuar dicho movimiento. Y es importante que el robot procese rápido la información: el brazo debe leer la señal eléctrica, traducirla en movimiento y moverse en menos de 200 milisegundos para producir la ilusión de tener un brazo propio, si tardara más tiempo el paciente no se sincronizaría con el brazo correctamente.

Además, al activar el brazo robótico el paciente ve cómo responde a su intención de movimiento y de manera inconsciente puede ajustar poco a poco la respuesta para que responda a sus deseos. Se ha comprobado que este proceso de aprendizaje es increíblemente rápido tanto en los experimentos con humanos como con monos y dura únicamente varios días. En el caso de la paciente del brazo robótico ya podía coger objetos a partir del segundo día de activar el brazo.

Uno de los problemas que aún queda por solucionar y mejorar es la complejidad de los movimientos: puede ser algo sencillo pensar en mover un dedo, pero agarrar algo y agitarlo, por ejemplo, requiere toda una combinación de movimientos de los diferentes músculos del brazo. Irónicamente, los brazos robóticos han avanzado lo suficiente como para reproducir bien estos movimientos, el problema está en el chip: si queremos movimientos más complejos debemos leer más neuronas a la vez, y actualmente los chips pueden llegar a leer apenas 200 neuronas simultaneas. Esto es debido a nuestro sistema inmune: al introducir el chip nuestro cuerpo lo reconoce como un agente extraño y los glóbulos blancos se pegan a él, interfiriendo en la señal y disminuyendo el número de neuronas disponibles a medida que pasa el tiempo. Actualmente se buscan materiales menos invasivos que sean invisibles a las defensas de nuestro cuerpo y permitan implantes mucho más duraderos y eficaces.

Es posible que nuestra paciente del brazo robótico deba volver a cirugía para cambiar el chip periódicamente, pero aun así, con poner un nuevo implante no debería haber problema. Se ha demostrado que los monos reimplantados son capaces de volver a aprender a usar el brazo robótico incluso más rápidamente que antes. Parece que nuestro cerebro sabe tratar con las maquinas mejor que nosotros.

Fuente | Más alla de nuestros limites, Miguel Nicolelis , MIT Technology Review

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