Restricciones que eluden
Tal como los antiguos griegos soñaban con volar, hoy soñamos con combinar el cerebro y la máquina para combatir el molesto problema de la mortalidad humana. ¿Puede la mente conectarse directamente con la inteligencia artificial, los robots y otras mentes a través de la
neurointerfaz (BCI) para superar nuestras limitaciones humanas?
En los últimos 50 años, los investigadores de laboratorios universitarios y empresas de todo el mundo han logrado un progreso impresionante hacia ese futuro. Recientemente, empresarios exitosos, como
Elon Musk (
Neuralink ) y Brian Johnson (
Kernel ), han anunciado nuevas empresas cuyo objetivo es expandir las capacidades humanas combinando el cerebro y la computadora.
¿Qué tan cerca estamos de integrar con éxito nuestro cerebro con las máquinas? ¿Y cuáles podrían ser las consecuencias?
Inicio: rehabilitación y recuperación
Eb Fetz, investigador del
Centro de Ingeniería Neural Sensorial (CSNE) , es uno de los pioneros en conectar máquinas al cerebro. En 1969, antes de que aparecieran las primeras computadoras personales, demostró que los monos pueden
usar sus señales cerebrales para controlar una aguja que se mueve a través de un disco.
La mayor parte del trabajo actual sobre BCI tiene como objetivo mejorar la calidad de vida de las personas paralizadas o con deficiencias motoras graves. Es posible que haya oído hablar de ellos en las noticias: los investigadores de la Universidad de Pittsburgh usan señales grabadas dentro del cerebro para
controlar un brazo robótico . Los investigadores de Stanford pueden extraer el deseo de mover a los pacientes paralizados de las señales cerebrales, lo que les permite
usar la tableta de forma inalámbrica.
Del mismo modo, algunas sensaciones virtuales limitadas pueden enviarse de vuelta al cerebro utilizando una corriente eléctrica
dentro o
en la superficie del cerebro.
¿Qué hay de nuestros sentimientos principales: vista y oído?
Las primeras versiones de ojos biónicos para personas con discapacidad visual grave se han lanzado comercialmente, y las versiones mejoradas
están siendo sometidas a ensayos clínicos . Los implantes auditivos, por otro lado, se han convertido en uno de los implantes biónicos más exitosos y más comunes: más de
300,000 personas en todo el mundo los usan.
Una interfaz bidireccional de cerebro a computadora (BBCI) puede registrar señales del cerebro y enviar información al cerebro a través de la estimulación. Centro de ingeniería neuronal sensomotora (CSNE), CC BY-NDLos BCI más complejos son los BCI "bidireccionales" (BBCI), que pueden recibir señales del sistema nervioso y enviarlas a él. En nuestro centro, estamos estudiando BBCI como una herramienta de rehabilitación radicalmente nueva para el tratamiento del accidente cerebrovascular y la lesión de la médula espinal. Hemos demostrado que BBCI se puede usar para fortalecer las conexiones
entre dos áreas del cerebro o
entre el cerebro y la médula espinal y redirigir la información alrededor del área del daño para
reanimar una extremidad paralizada .
Si observa todos estos éxitos, podría pensar que la interfaz neuronal se convertirá en el próximo dispositivo para el consumidor.
Aun en el principio
Pero una mirada cercana al BCI muestra que todavía no estamos lejos: cuando el BCI controla los movimientos, son mucho más lentos, menos precisos y menos complicados que los que las personas normales hacen fácilmente con sus extremidades. Los ojos biónicos tienen una resolución muy baja, los implantes auditivos pueden transferir electrónicamente información del habla, pero distorsionan la música. Y para que todas estas tecnologías funcionen, los electrodos deben implantarse quirúrgicamente, una perspectiva que la mayoría de las personas aún no ha aceptado.
Sin embargo, no todos los BCI son invasivos. Existen BCI no invasivos que no requieren cirugía. Por lo general, se basan en grabaciones eléctricas
(EEG ) del cuero cabelludo y se utilizan para demostrar el control de
cursores ,
sillas de ruedas ,
brazos robóticos ,
vehículos aéreos no tripulados ,
robots humanoides e incluso comunicación
cerebro-cerebro .
Una rejilla electrocorticográfica utilizada para detectar cambios eléctricos en la superficie del cerebro se analiza en busca de características eléctricas. Centro de ingeniería neuronal sensomotora, CC BY-NDPero todos estos éxitos fueron en el laboratorio, donde las habitaciones son tranquilas, los sujetos no están distraídos, los procesos preparatorios son largos y metódicos, y los experimentos continúan lo suficiente como para mostrar un concepto funcional. Es muy difícil hacer que estos sistemas sean rápidos y duraderos para poder usarlos en el mundo real en la práctica.
Incluso con electrodos implantados, surge un problema al intentar leer los pensamientos, debido a la estructura poco estudiada de nuestro cerebro. Sabemos que cada neurona y sus miles de vecinos forman una
red inimaginablemente grande y en constante cambio . ¿Qué significa esto para los neuroingenieros?
Imagine que está tratando de entender una conversación entre un gran grupo de amigos sobre un tema complejo, pero solo se le permite escuchar a una persona. Tal vez puedas descifrar más o menos lo que está en juego, pero definitivamente no conocerás todos los detalles y matices. Y nuestros mejores implantes solo nos permiten escuchar varias áreas pequeñas del cerebro a la vez, para que podamos hacer algunas cosas impresionantes, pero no entendemos toda la "conversación".
También existe lo que consideramos una barrera del idioma. Las neuronas se comunican entre sí a través de la compleja interacción de señales eléctricas y reacciones químicas. Este lenguaje electroquímico natural puede interpretarse utilizando circuitos eléctricos, pero no es fácil. Del mismo modo, cuando transmitimos señales al cerebro a través de la estimulación eléctrica, suenan con un fuerte "acento" eléctrico. Esto
dificulta que las neuronas entiendan qué estimulación está tratando de transmitir en el curso de toda la actividad nerviosa actual.
Finalmente, hay un problema de daños. El tejido cerebral es blando y sensible, mientras que la mayoría de nuestros materiales conductores de electricidad (los cables que se conectan al tejido cerebral) son muy rígidos. La razón por la que la electrónica implantada a menudo causa
cicatrices y respuestas inmunes , y los implantes pierden su efectividad con el tiempo. Las
fibras y
matrices biocompatibles flexibles pueden resolver el problema en última instancia.
Coadaptación
A pesar de todos estos problemas, somos optimistas sobre nuestro futuro biónico. BCI no tiene que ser perfecto. El cerebro es sorprendentemente adaptable y capaz
de aprender a usar BCI de la misma manera que aprendemos nuevas habilidades , como conducir un automóvil o usar la interfaz de la pantalla táctil. Del mismo modo, el cerebro puede aprender a interpretar nuevos tipos de información sensorial, incluso si se
usan de manera no invasiva , por ejemplo, utilizando pulsos electromagnéticos.
Creemos que un BCI bidireccional "coadaptativo", en el que la electrónica aprende con el cerebro y le comunica información en el proceso de aprendizaje, puede ser un paso necesario para crear una interfaz neuronal completa. La creación de este BCI bidireccional coadaptativo es el objetivo de nuestro centro.
También estamos encantados de ver
avances recientes
en el tratamiento de enfermedades como la diabetes usando "electroterapia" , pequeños implantes experimentales que tratan la enfermedad sin medicamentos, enviando comandos directamente a los órganos internos.
Los investigadores han descubierto nuevas formas de superar la barrera del lenguaje electro-bioquímico. Por ejemplo,
inyectar "cordón neural" puede ser una buena manera de aumentar el crecimiento neuronal alrededor de los electrodos implantados en lugar de rechazarlos.
Las sondas de nanocables flexibles ,
las bases neuronales flexibles y
las interfaces de carbono vítreo también pueden permitir que las computadoras biológicas y tecnológicas coexistan con éxito en nuestros cuerpos en el futuro.
De la ayuda a la mejora.
La nueva startup Ilona Mask, Neuralink, ha anunciado el
objetivo final : mejorar a las personas con la ayuda de BCI, para dar a nuestros cerebros una ventaja en la carrera en curso entre la inteligencia humana y artificial. Espera que con la capacidad de conectarse a las máquinas, el cerebro humano mejore sus propias capacidades, y tal vez nos permita evitar el futuro cuando la IA supere con creces las capacidades humanas. Tal visión, por supuesto, puede parecer distante o inusual, pero no debemos rechazarla solo por esta razón. Después de todo, los autos autónomos eran ciencia ficción hace una década y media, y ahora han llenado nuestras carreteras.
BCI puede estudiarse en diferentes dimensiones: si interactúa con el sistema nervioso periférico (nervio) o el sistema nervioso central (cerebro), si es invasivo o no invasivo, y si ayuda a restaurar la función perdida o mejora las capacidades. James Woo; adaptado de Sakurambo, CC BY-SADado que las interfaces cerebro-computadora van más allá de restaurar las funciones de las personas con discapacidad y ampliar las capacidades de las personas sin discapacidad, debemos ser conscientes de una serie de cuestiones relacionadas con el consentimiento, la privacidad, la identidad y la igualdad. En nuestro centro, un
equipo de filósofos, médicos e ingenieros está trabajando activamente para resolver los problemas de justicia ética, moral y social y ofrece recomendaciones neuroéticas antes de que entren en nuestras vidas.
Conectar nuestro cerebro directamente a una máquina puede ser, en última instancia, una extensión natural de cómo las personas han expandido sus capacidades a lo largo de los siglos, desde usar ruedas para superar nuestras restricciones de viaje, hasta carteles en tabletas de arcilla y papel, para expandir nuestra memoria. Al igual que las computadoras, los teléfonos inteligentes y los auriculares de realidad virtual ahora, BCI, cuando finalmente ingresen al mercado de consumo, será emocionante, decepcionante, arriesgado y al mismo tiempo prometedor.
