Este año dio lugar a una increíble combinación de implantes cerebrales que pueden registrar, decodificar y alterar la actividad cerebral.
Suena como un déjà vu: las interfaces cerebro-máquina también vivían sin pagar alquiler en mi cabeza en resumen del año pasado, pero por una buena razón. Los neurocientíficos están construyendo chips electrónicos cada vez más sofisticados y flexibles que integran perfectamente la inteligencia artificial con nuestro cerebro y médula espinal a una velocidad sin precedentes. Lo que antes era ciencia ficción (por ejemplo, ayudar a personas paralizadas a recuperar la capacidad de caminar, nadar y navegar en kayak) ahora es una realidad.
Este año, los implantes cerebrales transformaron aún más la vida de las personas. ¿La salsa no tan secreta? AI.
Un implante en la médula espinal de un paciente con la enfermedad de Parkinson, que destruye lentamente un tipo de célula cerebral para planificar los movimientos, tradujo su intención de moverse. Después de décadas, el hombre volvió a poder pasear con facilidad por una calle junto a la playa. El estudio allana el camino para la restauración del movimiento en otros trastornos cerebrales, como enfermedad de Lou Gehrig, donde las conexiones neuronales con los músculos se desintegran lentamente, o en personas con daño cerebral por accidente cerebrovascular.
Otro juicio utilizó estimulación eléctrica para mejorar la memoria a corto plazo en personas que viven con lesiones cerebrales traumáticas. Los zaps cuidadosamente programados aumentaron la capacidad de atención décadas después de la lesión, lo que permitió a los participantes hacer malabarismos con múltiples tareas cotidianas y dedicarse a pasatiempos como leer.
Los implantes cerebrales también prosperaron como herramientas de diagnóstico. Un estudio utilizaron implantes para decodificar patrones de ondas cerebrales asociados con la depresión y para predecir potencialmente una recaída. El estudio descifró cómo las señales cerebrales difieren entre un cerebro sano y un cerebro deprimido, lo que podría inspirar mejores algoritmos para alejar la actividad cerebral de la depresión.
Pero quizás el mayor progreso se produjo en la decodificación del habla: tecnologías que traducir pensamientos en palabras y oraciones. Estas tecnologías ayudan a las personas que han perdido la capacidad de hablar, brindándoles una forma alternativa de comunicarse con sus seres queridos.
Aquí están los aspectos más destacados de 2023 de una nueva generación de “lectura del cerebro” implantes.
Pensamientos al texto
Hablamos a un ritmo de aproximadamente 150 palabras por minuto. Es un listón muy alto para los implantes cerebrales.
Muchos trastornos neurológicos, como el derrame cerebral, la parálisis o el síndrome de enclaustramiento, privan a una persona de la capacidad de hablar, incluso si su mente todavía es coherente. A principios de este año, Un equipo de Stanford ayudó a una mujer de 67 años a recuperar su habla a 62 palabras por minuto, más de tres veces la velocidad de implantes anteriores. La mujer perdió la voz debido a la enfermedad de Lou Gehrig, que erosiona lentamente la capacidad del cerebro para controlar los músculos del habla, el movimiento y, finalmente, la respiración.
El estudio Usó una enorme biblioteca de palabras para decodificar su habla a partir de dos fuentes: la actividad eléctrica en el área de Broca, el "centro del lenguaje" del cerebro, y de los músculos alrededor de la boca. Estas señales se introdujeron en una red neuronal recurrente (un tipo de algoritmo de aprendizaje profundo) para distinguir los elementos básicos del habla. En sólo tres días, el sistema pudo decodificar los pensamientos de la mujer a una velocidad récord, aunque con errores.
Otro sistema fue uno mejor. En lugar de utilizar electrodos que penetran el cerebro, el dispositivo, llamado ECoG para electrocorticografía, consta de pequeños electrodos en forma de placas colocados en la superficie del cerebro para capturar señales eléctricas. Aún es necesario implantarlo debajo del cráneo, pero limita el daño a los tejidos sensibles del cerebro. Cada electrodo, aproximadamente del tamaño de la cabeza de una chincheta, puede registrar señales neuronales de alta calidad.
ECoG fue primer uso a principios de este siglo para registrar señales de habla y movimiento en personas con epilepsia. Pronto se convirtió en un dispositivo que permitía una persona con síndrome de enclaustramiento comunicar sus pensamientos utilizando el implante en casa.
La novedad es la introducción de la IA. Algunos algoritmos decodificaron la actividad cerebral de los movimientos vocales (por ejemplo, la posición de la lengua y la forma de la boca), mientras que modelos de lenguaje grandes, como los que impulsan ChatGPT, construyeron oraciones a partir de los datos. Aunque el sistema podía traducir señales cerebrales en texto a aproximadamente 78 palabras por minuto, aproximadamente una cuarta parte tenía errores. Pero la comunicación no verbal compensó los errores: el implante utilizó expresiones faciales para animar un avatar digital, brindando a los pacientes otro modo de comunicación.
Punto de inflexion
Los implantes cerebrales son un tipo de interfaz cerebro-máquina. Fieles a su nombre, estos dispositivos vinculan el cerebro con las computadoras. Cómo unen ambos está ampliamente abierto a soluciones creativas.
La mayoría de los sistemas miden la actividad eléctrica en el cerebro y a menudo requieren cables que conecten los electrodos a computadoras que pueden decodificar la actividad neuronal.
Este año, un estudio cortar el cordón con un implante inalámbrico. El sistema consta de placas de circuito flexibles del tamaño de un grano esparcidas por el cerebro que pueden detectar y almacenar temporalmente cambios en la actividad. Estos "nodos" transmiten datos de forma inalámbrica a un receptor con forma de auriculares, que procesa la información, controla la estimulación cerebral a través de los nodos y alimenta la matriz. Aunque es inalámbrico, el sistema aún requiere cirugía para su implantación.
¿Una alternativa? Dispositivos que capturan señales cerebrales sin cirugía.
Un estudio utilizó IA para traducir datos de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), una técnica no invasiva, a la "esencia" de los pensamientos de una persona. La tecnología no traduce la actividad cerebral en palabras; en cambio, captura ideas a medida que evolucionan, aunque las palabras exactas se pierdan en la traducción. Otro estudio midieron la actividad cerebral con un casco similar a un gorro de natación con electrodos incrustados que se colocan en el cuero cabelludo. Mientras un usuario leía silenciosamente oraciones en su mente, la gorra, con la ayuda de IA, traducía sus “pensamientos” en texto.
Otros dispositivos están explorando métodos completamente nuevos para conectar la máquina al cerebro (por ejemplo, con luz). Un estudio reciente Neuronas combinadas diseñadas genéticamente para responder a la luz y sondas flexibles que activan estas neuronas con diferentes colores de luz LED. Combinado con una tecnología común que controla la configuración de la luz, el dispositivo, con más de mil píxeles LED independientes, podría controlar la actividad de múltiples neuronas individuales a la vez.
Las células cerebrales hacen ruido. El nuevo dispositivo ayudó a superar la cacofonía para resolver los circuitos cerebrales subyacentes a funciones mentales específicas. Activó neuronas de hasta cinco milímetros de profundidad dentro del cerebro de un ratón, aproximadamente la parte más gruesa de la corteza humana.
Cambio de paradigma
Los implantes cerebrales no son máquinas para leer la mente. Pero a medida que la tecnología evoluciona, es probable que encuentre numerosos minas terrestres éticas. Un dispositivo que transmita pensamientos en forma de texto, por ejemplo, podría invadir la privacidad sin darse cuenta.
La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) ya está mirando hacia el futuro. Este verano, ellos lanzó un plano sobre neurotecnología, pidiendo regulaciones globales y un marco ético mientras los implantes cerebrales se precipitan hacia un futuro desconocido. La organización desarrolló previamente directrices similares para otros avances clave, como cómo utilizar y compartir datos genéticos humanos y cómo desarrollar IA para mejorar la sociedad en su conjunto.
Los implantes cerebrales han avanzado rápidamente, pero su utilidad en el mundo real apenas está comenzando. El poder transformador conlleva responsabilidad. Una conversación global sobre acceso, igualdad, privacidad y, más filosóficamente, lo que significa ser humano no debería ser una ocurrencia tardía. Más bien, puede ser tan importante como la tecnología misma a medida que avanzamos hacia una era de cyborgs.
Crédito de la imagen: Jerry Tang/Martha Morales/Universidad de Texas en Austin
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- Fuente: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/
