Noland Arbaugh tiene un chip de computadora incrustado en su cráneo y una serie de electrodos en su cerebro. Pero Arbaugh, el primer usuario de la interfaz cerebro-computadora Neuralink, o BCI, dice que no sabría que el hardware estaba allí si no recordara haber realizado la cirugía. “Si hubiera perdido la memoria, me despertara y me dijeras que había algo implantado en mi cerebro, entonces probablemente no te creería”, dice este residente de Arizona de 30 años, que ha quedado paralizado. la mitad de su cuello desde un accidente de natación en 2016. “No tengo ninguna sensación de ello, no hay forma de saber que está ahí a menos que alguien vaya y lo empuje físicamente”.
El chip Neuralink puede ser físicamente discreto, pero Arbaugh dice que ha tenido un gran impacto en su vida, permitiéndole “reconectarse con el mundo”. Se sometió a una cirugía robótica en enero para recibir el implante N1, también llamado “el Enlace”, en el primer ensayo en humanos aprobado por Neuralink.
Las BCI existen desde hace décadas. Pero como el tecnólogo multimillonario Elon Musk es propietario de Neuralink, la empresa ha recibido una atención enorme. Ha renovado el interés público por una tecnología que podría mejorar significativamente la vida de quienes viven con cuadriplejía, como Arbaugh, así como de personas con otras discapacidades o enfermedades neurodegenerativas.
Los BCI registran la actividad eléctrica en el cerebro y traducen esos datos en acciones de salida, como abrir y cerrar una mano robótica o hacer clic en el mouse de una computadora. Varían en su diseño, nivel de invasividad y resolución de la información que capturan. Algunos detectan la actividad eléctrica de las neuronas con conjuntos de electroencefalogramas (EEG) completamente externos colocados sobre la cabeza del sujeto. Otros usan electrodos colocados en la superficie del cerebro para rastrear la actividad neuronal. Luego están los dispositivos intracorticales, que utilizan electrodos implantados directamente en el tejido cerebral, para acercarse lo más posible a las neuronas objetivo. El implante de Neuralink entra en esta categoría.
Captar la actividad neuronal puede ser como intentar grabar una charla entre dos personas en un estadio lleno, dice Douglas Weber, ingeniero mecánico y neurocientífico de la Universidad Carnegie Mellon. Para escuchar algo más que el rugido de la multitud, debes acercarte a la persona que habla. “Cuanto más lejos estás del hablante, más confusas y confusas se vuelven las conversaciones”, explica. Neuralink inserta electrodos en la corteza motora que controla el movimiento del cerebro, colocando “sensores justo al lado de las neuronas individuales que están conversando”.
Neuralink no es el primero en hacer esto. Un dispositivo llamado Utah Array, una pequeña rejilla rectangular de púas de silicio, es el sistema de electrodos estándar para las BCI intracorticales. Fue desarrollado por un profesor de bioingeniería de la Universidad de Utah, Richard Normann, en la década de 1990. En 2004, Matthew Nagle fue la primera persona en utilizar un BCI Utah Array para controlar un cursor con sus pensamientos. El diseño de Neuralink, basado en investigaciones previas sobre microcables, tampoco es el primero en reemplazar la matriz rígida de Utah con una red de hilos delgados y flexibles que tienen electrodos a lo largo de su longitud.
Lo que Neuralink ha hecho, sin embargo, es condensar múltiples avances en un único dispositivo inalámbrico, intracortical e implantable. “En cierto modo tomaron lo mejor de todo lo que he visto y lo combinaron todo”, dice Jennifer Collinger, ingeniera biomédica y profesora asociada de la Universidad de Pittsburgh.
Datos en acción
El centro electrónico circular de Link se conecta a 64 hilos superfinos que contienen un total de 1.024 electrodos. Eso es aproximadamente 10 veces más electrodos que un Utah Array (aunque se han implantado varios Utah Arrays en el cerebro de una sola persona a la vez). Link transmite datos neuronales comprimidos desde el cerebro a través de Bluetooth, y un algoritmo adaptado a los patrones neuronales únicos del usuario traduce esos datos en acción.
Arbaugh dice que pudo mover un cursor digital una semana después de la cirugía de implante. Lo hace de dos maneras. Existe lo que él describe como “intento de movimiento”, o simplemente obligar a un miembro paralizado a hacer lo que ya no puede hacer. Al instigar el movimiento de los músculos de su mano (que, según él, aún pueden producir ligeros movimientos) y realizar los movimientos mentales de usar un mouse con esa mano, puede mover un cursor por una pantalla con poco esfuerzo. “Es muy intuitivo”, dice Arbaugh.
También descubrió que mirar el cursor e imaginar el camino que le gustaría que tomara le permite navegar por una pantalla. A esto lo llama “movimiento imaginado”. Utiliza ambos métodos, a menudo en combinación entre sí. El primero es un poco más agotador físicamente, mientras que el segundo requiere un poco de concentración mental adicional. Pero ambos permiten realizar múltiples tareas: Arbaugh puede hablar o comer al mismo tiempo que maneja su computadora.
Antes del implante, si Arbaugh quería usar una computadora, lo hacía mediante un comando de voz o moviendo un palo bucal a través de una pantalla táctil (lo que requería que alguien lo ayudara a ponerse en posición). Pero con su BCI, Arbaugh dice que puede hacer más: más rápido, de forma independiente y más cómoda. El uso de los mejores BCI “debe resultar tan natural como el movimiento voluntario de una persona sin discapacidad”, dice Leigh Hochberg, médica de cuidados neurointensivos y neurocientífica de la Universidad de Brown, el Hospital General de Massachusetts, la Facultad de Medicina de Harvard y el Sistema de Atención Médica VA Providence. En su trabajo, ha realizado múltiples ensayos y estudios en humanos de BCI, incluidas algunas investigaciones para Neuralink. Hochberg dice que a veces mide qué tan bien funciona un dispositivo según lo poco que un sujeto puede describir la experiencia del usuario. “Si nuestros participantes no pueden decirnos exactamente cómo hicieron algo”, dice, “sabemos que estamos en el camino correcto”.
Neuralink afirma que Arbaugh ha batido récords en el control del cursor BCI y ha alcanzado los ocho bits por segundo, una medida que incorpora tanto velocidad como precisión. Neuralink ha publicado su punto de referencia de control del cursor, una tarea de hacer clic en un cuadrado, si desea comparar su capacidad con la de Arbaugh. Arbaugh dice que usa su dispositivo durante horas seguidas para navegar por la Web, enviar mensajes de texto, desplazarse por las redes sociales multimedia, navegar por aplicaciones y, quizás lo más importante, jugar videojuegos. El ajedrez en línea y el juego de estrategia de construcción de mundos Civilization VI han sido sus favoritos.
El dispositivo tiene un inconveniente inevitable, afirma: hay que cargarlo periódicamente, lo que interrumpe sus sesiones de juego. Para encender su implante, Arbaugh se pone un sombrero con un cargador inalámbrico integrado, un gran cambio con respecto a los BCI enchufables que todavía se utilizan en muchos entornos de investigación. Por lo demás, el uso de Link ha sido prácticamente fluido, dice, excepto cuando, en febrero, casi dejó de funcionar.
Hilos retráctiles
Aproximadamente un mes después de la cirugía, Arbaugh perdió una funcionalidad significativa de su implante. Al principio pensó que era un error de software, pero el equipo de Neuralink pronto le informó que era un problema de hardware. Según Arbaugh, el análisis de Neuralink de las señales de los electrodos reveló que el 85% de los hilos de su implante se habían “retraído” o salido de su posición. Neuralink informó públicamente por primera vez sobre el problema en una publicación de blog el 8 de mayo, meses después de que se detectara el revés. Neuralink no respondió a las preguntas de Scientific American sobre la retracción del hilo.
“Fue realmente difícil aceptar eso”, dice Arbaugh. “Simplemente estaba hincándole el diente. Había llegado a este lugar elevado. Y después de un mes, [parecía que] todo se iba a derrumbar”.
Weber señala que la posibilidad de tal decepción y ansiedad es uno de los “mayores riesgos” en la investigación de BCI en humanos. “Imagínate el estrés de sufrir una lesión en la médula espinal por primera vez. Ahora imagine tener que pasar por eso otra vez”, dice.
Al ajustar el algoritmo del sistema para responder a los electrodos que aún estaban transmitiendo datos, Neuralink pudo restaurar gran parte de la funcionalidad de su implante, dice Arbaugh. Desde entonces, ha mostrado su destreza con el cursor en demostraciones en vídeo y dice que ha vuelto a batir récords de velocidad. Pero algunas de las soluciones han requerido soluciones creativas. Los ingenieros de Neuralink han creado un sistema en el que Arbaugh realiza una selección en una pantalla manteniendo el cursor en su lugar durante 0,3 segundos en lugar de hacer clic. “Estamos planeando volver a un solo clic donde lo inicio”, dice. Pero eso no ha sucedido todavía.
La compañía tampoco ha publicado un informe científico formal sobre la experiencia de Arbaugh. Eso limita lo que se puede entender sobre esta tecnología por ahora, dice George Malliaras, ingeniero que dirige el laboratorio de bioelectrónica de la Universidad de Cambridge. No está claro por qué ni hasta qué punto los hilos se retrajeron, si su posición continuó cambiando o si los hilos restantes se estabilizaron, señala Malliaras. “Tenemos que esperar hasta que se publiquen artículos con datos”, afirma.
Mientras tanto, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. ha dado luz verde a los planes de Neuralink para seguir adelante con el ensayo clínico e implantar un segundo dispositivo en otra persona. La compañía intentará solucionar el problema de la retracción implantando los hilos del N1 a una profundidad mayor que la que se colocaron en el caso de Arbaugh (ocho milímetros frente a tres o cinco milímetros), como informó por primera vez el Wall Street Journal. “Es una estrategia que vale la pena probar, suponiendo que no cambie el perfil de seguridad”, afirma Weber. “No lo harían si la FDA no pensara que está bien, por lo que tiene que ser algo que ya esté aprobado en su protocolo. Esperemos que solucione el problema”.
Arbaugh, sin embargo, no se desanima por el revés. En su opinión, todo lo que ha pasado tiene un propósito: mejorar la tecnología para los demás. “El objetivo de este estudio era descubrir qué funciona y qué no”, dice. Cada bit de información que recopila Neuralink se suma al conjunto de datos que algún día podrían permitir algunos de los objetivos más ambiciosos de los investigadores de BCI: restaurar el movimiento de las extremidades paralizadas o la vista de los ciegos. “Trato de mantener mis expectativas bastante fundamentadas”, dice. Pero el terreno parece estar cambiando rápidamente en el campo de la BCI. Está feliz de estar entre los primeros y emocionado de que la próxima persona obtenga algo aún mejor.
Fuente: Live Science.
