Cómo funcionan las interfaces neuronales directas

La tecnología que apenas ayer parecía ser ciencia ficción está formando parte de nuestra vida. Uno de estos aparatos es la interface neural directa.

Vivimos en una era fascinante donde las tecnologías que parecían ser de ciencia ficción son ahora parte de nuestro día a día. O por lo menos ya han empezado a integrarse hacia nuestra vida diaria. Un buen ejemplo de estas tecnologías es la interfaz neural directa. A primera vista es simplemente otra forma de interacción entre humano y máquina, pero realmentes es algo más revolucionario.

computer interface

Actualmente, los elementos que nos permiten interactuar con los PCs son los ratones, los teclados, e incluso las pantallas táctiles, pero cada vez se utilizan más los sistemas de reconocimiento vocal y de gestos. La siguiente etapa de la interacción entre humanos y máquinas será posible gracias al cálculo directo de las señales del sistema neuronal por medio de las interfaces neuronales directas.

Cómo empezó todo

Las primeras percepciones teóricas de este concepto están basadas en la investigación fundamental hecha por Sechenov y Pavlov, que son los fundadores de la teoría del condicionamiento clásico. En Rusia, el desarrollo de esta teoría, la cual se aplica al fundamento de tales dispositivos, comenzó a mediados del siglo 20. La aplicación práctica, llevada a cabo en Rusia y el extranjero, se dio a conocer hasta 1970.

En aquellos tiempos, los científicos introducían varios sensores en los cuerpos de los monos de laboratorio y los hacían manipular robots por fuerza mental para coger plátanos. Curiosamente funcionó.

Como dice el dicho, “querer es poder”. El reto clave era el hecho de que para que todo funcionara, los científicos tenían que equipar su interfaz cerebro-ordenador con un kit de componentes electrónicos que ocupaban casi toda la habitación.

Hoy en día, este reto es más fácil, ya que la mayoría de componentes electrónicos son diminutos. Cualquier fan de la tecnología puede ocupar el papel del mono de los años 70. Sin mencionar que ahora estas tecnologías se llevan el mérito de ayudar a personas discapacitadas o paralíticas.

Cómo funciona

En pocas palabras, los sistemas humanos neuronales generan, transmiten y procesan señales electroquímicas en diferentes partes del cuerpo. La “parte eléctrica” de esas señales se puede “leer” e “interpretar”.

Existen formas diferentes de hacerlo; todas tienen sus propias ventajas y desventajas. Por ejemplo, puedes recopilar las señales a través de una imagen de resonancia magnética (IRM), pero los aparatos que se necesitan son muy grandes.

Es posible inyectar líquido especial para permitir el proceso, pero puede ser peligroso para el organismo humano. Como último recurso, se pueden utilizar sensores miniatura, que generalmente se usan para interfaces neurales directas.

Actualmente es probable que encontremos uno de estos aparatos en las oficinas de los neurólogos. Son como una tapa de goma con un montón de sensores y cables. Sirve para diagnosticar pero, ¿quién dice que no pueda tener diferentes propósitos?

Deberíamos diferenciar entre interfaces neurales directas e interfaces cerebro-ordenador. Esta última se deriva de la primera y solo tiene que ver con el cerebro. Las interfaces neurales directas se encargan de diferentes partes del sistema neuronal. Básicamente, hablamos de una conexión directa e indirecta al sistema neuronal humano que puede ser utilizado para transmitir o recibir ciertas señales.

Hay muchas formas de “conectar” con el humano, y todas ellas dependen de los sensores que se utilicen. Por ejemplo, los sensores varían en términos de sumersión; estos son los diferentes tipos:

  • Sensores externos: los electrodos se colocan en la superficie de la piel, o incluso más separados de ésta, como en los que se utilizan en los “gorros quirúrjicos” mencionados anteriormente.
  • Sensores parcialmente externos: los sensores se colocan en la superficie del cerebro o cerca de los nervios.
  • Sensores internos: los sensores se implantan directamente en el cerebro o en los nervios. Este método es muy agresivo y tiene muchos efectos secundarios: el sensor podría dañarse accidentalmente, lo cual provocaría un proceso de rechazo. Bueno, de cualquier manera este método da miedo, sin embargo se utiliza.

Para garantizar mejor calidad de la señal, los sensores pueden humedecerse con líquidos especiales. Posteriormente, las señales registradas se procesan por un hardware y un software, que basándose en el propósito, genera ciertos resultados.

 Dónde puede ser utilizado

El primer propósito que me viene a la mente es para la investigación. Si hacemos referencia a los primeros estudios, hablamos de experimentos con animales. Así es como empezó todo: conectaban mini electrodos a ratones o monos y luego se monitorizaban sus zonas del cerebro o actividades del sistema neuronal. La información recopilada ayudaba para la iniciación de estudios de inmersión de procesos cerebrales.

Otro propósito sería la medicina. Tales interfaces han sido utilizadas en diagnósticos de neurología. Si el individuo sometido a estudios obtiene el resultado, podría iniciar un proceso llamado neurofeedback.

Surge un nuevo canal responsable de la autorregulación del organismo: los datos fisiológicos se le proporcionan al usuario de manera comprensible y de esta manera aprende a controlar su condición en base a las aportaciones recibidas. Estos aparatos ya existen y son utilizados.

Otro caso prometedor es la neuroprótesis, un campo donde los científicos ya han alcanzado resultados sólidos. Debido a que no hay manera de “reparar” un nervio dañado de una extremidad paralizada, es una oportunidad para ver si con los electrodos es posible dirigir señales a los músculos. Lo mismo se aplica para las extremidades artificiales, las cuales pueden ser conectadas al sistema neural en lugar de las partes perdidas. O en un caso exagerado, podrían utilizarse para manipular robots “avatar”.

Hay una rama más de la que deberíamos hablar llamada prótesis de sensores habilitados. El implante coclear ya existe, que es el que ayuda a las personas a recuperar el sentido del oído. También existen implantes de retina neural que ayuda a recuperar parcialmente la vista.

Los juegos dejan mucho a la imaginación y no nos referimos solo a los de realidad virtual: incluso la idea de manejar juguetes teledirigidos a través de una interfaz neural suena increíble.

Si se aumenta la habilidad de leer señales con un proceso inverso para remitirlas, estimulando algunas partes del sistema neuronal, esto (en teoría) le daría un mundo de oportunidades a la industria de los videojuegos.

¿Es posible leer y transcribir pensamientos?

Si hablamos de la tecnología actual, la respuesta es: sí y no. Las señales que leemos no son consideradas pensamientos en sí, por lo tanto uno no puede “leer” lo que la otra persona está pensando.

Esas señales solo son rastros, huellas de la actividad del sistema neuronal, mejoradas con ruidos con un segundo de retraso. No es ni siquiera una neurona separada la que se está leyendo – es simplemente una actividad de una zona determinada del cerebro o del sistema neural. No parece posible el hecho de poder capturar un solo pensamiento dentro de tanta información.

Por otro lado, existen estudios basados en IRM que permiten “descifrar” imágenes que se originan al ver ciertas imágenes. Éstas no son muy nítidas pero pueden ser utilizadas para componer una imagen general.

Si lo que queremos hacer es transcribir los pensamientos de los demás, eso es aún más difícil. No hay estudios abiertos en referencia a este tema, pero podemos advertirle a la gente en base a nuestras suposiciones de otras investigaciones. Por ejemplo, el caso de la terapia de electrochoque: puede ser utilizada para borrar la memoria de un paciente e influenciar sus habilidades cognitivas. También se utiliza la estimulación profunda del cerebro para curar el Parkinson.

Cómo se relaciona esto con la seguridad informática

Por más raro que parezca, este tema tiene una correlación directa con la seguridad informática. No creemos que sea el momento de discutir el lado ético del uso de las interfaces neurales, el tiempo lo decidirá. Pero lo que debemos tener en mente es que al igual que cualquier otro aparato tecnológico, éste debe ser protegido.

Hoy en día, que ya todo está conectado, también los dispositivos neurales podrían estarlo. Un caso muy obvio que me viene inmediatamente a la cabeza es el uso de Internet para enviar los datos obtenidos durante los diagnósticos del dispositivo o del usuario. Al conectarse siempre existe la posibilidad de ser hackeado.

Sin mencionar que, en un futuro no muy lejano, las interfaces neuronales directas podrían estar en todos lados. Imagina que utilizas implantes para mejorar tu vista o escuchar mejor y alguien las utiliza para enviarte spam o para transmitirte información falsa.

Leer la mente da aún más miedo, dejando de lado la grabación de la memoria. Si existe una posibilidad de leer imágenes (incluso con sonido), espera unos años para que esta tecnología evolucione: – ¿qué pasará entonces?

Puede sonar todo un poco friki pero, considerando el ritmo de desarrollo de las nuevas tecnologías, los aparatos neuronales y los daños colaterales provocados por el uso desconsiderado de éstos, podrían provocar un gran problema antes de lo esperado.

P.D. Por cierto, echadle un vistazo a este aparato que tengo en mi escritorio. Si a alguien de la oficina de Kasperksy Lab de Moscú le interesa, no dudéis en pasaros a echarle un vistazo gratis.

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