La implantación de electrodos logra que un mono mueva objetos virtuales con la mente

El resultado de los experimentos de Andrew Schwartz, un bioingeniero de la Universidad Estatal de Arizona (EE UU), es fácil de expresar: la implantación de unas pocas decenas de electrodos, cada uno en una sola neurona del cerebro de un macaco Rhesus, permite al mono dirigir movimientos rápidos y precisos con la mera fuerza de su imaginación. No importa mucho qué neuronas exactas pinchen los electrodos, siempre que el mono tenga tiempo para aprender a afinarlas. Las aplicaciones para los humanos con parálisis son evidentes, pero aún muy lejanas.

La implantación de electrodos en las áreas motoras del córtex (las que normalmente dirigen los movimientos del cuerpo) lleva varios años ensayándose en macacos, e incluso en pacientes humanos paralizados, con objetivos parecidos. Pero los resultados eran hasta ahora modestos, y el repertorio de movimientos, muy escaso, al igual que su control. En el experimento de Schwartz, que se publica hoy en Science, los movimientos son 'casi tan rápidos y precisos' como los de un brazo normal.

La gran novedad introducida por Schwartz es la retroalimentación visual en tiempo real. Es decir, mientras el mono ejecuta el movimiento, puede observar cuál es su grado de error y corregirlo instantáneamente, tal y como hace cualquier sujeto en una situación normal para mover su brazo.

El objeto que se mueve es virtual: la imagen electrónica de una esfera que debe desplazarse desde el centro de un cubo hacia uno de sus ocho vértices. Pero esto es una mera consecuencia del programa al que se conectan los electrodos. Si ese programa moviera un brazo mecánico o cualquier otro dispositivo real, el resultado sería exactamente el mismo. Pero la técnica no es todavía aplicable a los pacientes humanos, ya que los electrodos utilizados no son seguros.

Aprendizaje y azar

Las neuronas exactas pinchadas por los electrodos (entre 18 y 64, según el experimento) se seleccionan al azar. Ello implica que, si el experimento funciona, no es porque los científicos hayan logrado conectar a un ordenador el circuito neuronal exacto que normalmente dirige esos movimientos (que, entre otras cosas, no se conoce, y probablemente incluye a varios millones de neuronas, no a 18). Simplemente, el mono aprende a modular la actividad de las 18 neuronas que le han pinchado más o menos al azar, gracias a la retroalimentación visual.

Pero entonces, ¿serviría cualquier pequeño conjunto de neuronas para ejecutar cualquier tarea, provisto el aprendizaje necesario? Schwartz respondió ayer a este diario: 'Las neuronas de esa zona están normalmente implicadas en dirigir el movimiento del brazo, de modo que un comportamiento parecido a ése les resulta más fácil de aprender. No sé si esas mismas neuronas podrían ser condicionadas para otro tipo de tareas, pero probablemente es una cuestión de cuánto aprendizaje y condicionamiento se aplique'.

Los científicos Paul Verschure y Peter König, del Instituto de Neuroinformática de la Universidad de Zúrich, que publican hoy en Science un análisis del trabajo de Schwartz, respondieron ayer a la misma pregunta. 'El hecho de que las 18 neuronas modifiquen sus pautas de actividad a lo largo del aprendizaje sugiere que inicialmente estaban afinadas para una tarea distinta, así que sospecho que sí, que cualquier conjunto de 18 neuronas funcionaría igual, quizá incluso en zonas ajenas al córtex motor', afirma Verschure. 'Los resultados de Schwartz demuestran la enorme plasticidad del córtex cerebral'.

König coincide: 'Es cierto que el experimento registra la actividad neuronal de la amplia zona que normalmente regula el movimiento del brazo, pero mi predicción es que el mono podría aprender fácilmente a hacer los mismos movimientos usando el área del córtex que normalmente usa para menear el dedo gordo del pie'.

Los resultados implican que, gracias a la retroalimentación visual y al aprendizaje, un sujeto puede aprender a modular la actividad de una sola neurona concreta de su córtex motor, sin que importe mucho a qué se dedicará esa misma neurona en la vida real. 'Ésa es la conclusión que encuentro más asombrosa', dice König.