La revolución de la interfaz cerebro-computadora apenas comienza
Ya sea conectarse a Matrix o convertirse en un Na'avi en Avatar, conectar cerebros a computadoras es un tropo de ciencia ficción que nunca pensé que vería convertirse en realidad. Pero cada vez más, las BCI (interfaces cerebro-computadora) se han convertido en un área seria de estudio en los laboratorios de investigación, avanzando rápidamente desde los laboratorios de investigación a los ensayos en humanos reales (quizás el más famoso sea el de la empresa Neuralink de Elon Musk).
Si bien esto promete a las personas con discapacidades un mayor grado de libertad y control, junto con posibles aplicaciones en los juegos y la atención médica, persisten importantes desafíos técnicos, éticos y regulatorios. Pero cuanto más profundizaba en el tema, más descubrí que líderes e investigadores estaban a la altura de las circunstancias para guiarnos de manera responsable hacia el futuro de esta tecnología innovadora.
¿Qué es una interfaz cerebro-computadora?
Empecemos por el principio. En una frase, los BCI son dispositivos que cierran la brecha, esencialmente traduciendo, entre las señales eléctricas analógicas del cerebro y las máquinas digitales externas.
"Sin pasar por los canales de comunicación convencionales para diferentes tareas (por ejemplo, visión, movimiento y habla), BCI vincula la actividad eléctrica del cerebro y el mundo externo para aumentar las capacidades humanas al interactuar con el entorno físico", un estudio de 2023 de la revista Brain Inform. lee. "BCI proporciona un canal de comunicación no muscular y facilita la adquisición, manipulación, análisis y traducción de señales cerebrales para controlar aplicaciones o dispositivos externos".
El desarrollo inicial del BCI en realidad comenzó en la década de 1920 con la llegada del electroencefalograma (EEG), una prueba que utiliza electrodos para amplificar y luego medir la actividad eléctrica en el cerebro. Sin embargo, las BCI modernas evolucionaron en la década de 1970 gracias al trabajo del Dr. Jacques Vidal de UCLA, con financiación de la Fundación Nacional de Ciencias y DARPA. También fue el primer investigador en acuñar el término "interfaz cerebro-computadora".
Durante el último medio siglo, las BCI han encontrado uso clínico en una variedad de aplicaciones, desde mapear el funcionamiento interno del cerebro hasta aumentar la cognición y las habilidades motoras humanas . Los BCI incluso se están utilizando para restaurar la movilidad física en pacientes que sufren lesiones y enfermedades, como ELA o accidente cerebrovascular del tronco encefálico, o personas que están "encerradas": cognitivamente intactas pero sin una función muscular útil.
El potencial es increíblemente emocionante, pero como probablemente puedas imaginar, hay algunos desafíos aparentemente insuperables que los investigadores de esta tecnología tienen que enfrentar de frente.
BCI no invasivos
Se podría suponer que todas las interfaces cerebro-computadora modernas implican cirugía cerebral, pero la tecnología en realidad se presenta en muchas formas, dependiendo de qué tan cerca de la materia gris del usuario esté situado el dispositivo. Hay tipos totalmente no invasivos con los que todos estamos familiarizados, como los EEG y las resonancias magnéticas, que simplemente monitorean y registran la actividad cerebral. Luego, están los EEG endovasculares “parcialmente invasivos”, que utilizan un catéter para colocar electrodos en el cerebro sin requerir cirugía cerebral abierta.
Los BCI no invasivos captan los impulsos eléctricos del cerebro a través del cráneo y el cuero cabelludo del paciente y los transmiten directamente al dispositivo externo. Si bien esto suena atractivo porque no requiere cirugía cerebral, la tecnología está plagada de desafíos.
Uno de los mayores problemas de los BCI desgastados externamente, por ejemplo, es su baja relación señal-ruido. Esto significa que los impulsos eléctricos captados a menudo están mezclados con interferencias del cráneo y el cuero cabelludo, lo que dificulta la decodificación precisa de las señales cerebrales. Decodificar estas señales se complica aún más por los intrincados patrones neuronales del cerebro, que requieren algoritmos sofisticados e importantes recursos computacionales para interpretarlos de manera confiable.
Hablé con la Dra. Jane Huggins, directora del Laboratorio de Interfaz Cerebral Directa de la Universidad de Michigan , para comprender mejor los desafíos que se presentan en las BCI que se ven hoy en día.
"Hagamos una lista de las cosas que afectan su actividad cerebral… bueno, tal vez hagamos una lista de las cosas que no lo hacen porque será una lista más corta", bromeó Huggins. “Todo, desde lo que el paciente está viendo actualmente hasta la cantidad de luz en la habitación, lo que acaba de almorzar y su estado emocional, todo puede afectar la amplitud de las señales y la complejidad de lo que está sucediendo. Es difícil elegir las piezas que necesitas”.
Mientras tanto, en términos de comodidad y usabilidad, los BCI no invasivos pueden resultar incómodos de usar durante períodos prolongados debido a los electrodos y auriculares voluminosos.
Es por eso que la idea de los implantes cerebrales invasivos se ha convertido en el futuro hacia dónde se dirige esta tecnología, un futuro que llegó al presente en 2024 como nunca antes.
Acceso directo al cerebro.
Los BCI implantables toman los impulsos directamente de la materia cerebral sobre la que se encuentra el chip y los traducen en comandos. Luego transmite de forma inalámbrica esas señales de comando a un dispositivo externo, que las ejecuta.
El Dr. Huggins argumenta que, aunque algunas personas siempre se sentirán incómodas con la idea de implantar un dispositivo en el cerebro, a la larga es la opción más conveniente.
“La gente tiende a referirse a las BCI implantadas como 'invasivas'”, me dijo. "Ciertamente, hay una cirugía involucrada si se implanta un BCI y puede ser una cirugía bastante dramática". Por otro lado, Huggins lo compara con su propia cirugía de cadera artificial que recibió hace un par de años. ¿Cirugía invasiva? Sí. Pero en la vida diaria, es posible olvidarlos por completo.
Por un lado, los BCI implantados no requieren la configuración de 10 a 20 minutos necesaria para operarlos diariamente. Tampoco requieren carga ni limpieza como lo hacen las BCI externas. Huggins postuló que los futuros dispositivos BCI podrían ofrecer los beneficios de los BCI implantados y usados externamente, de manera similar a cómo funcionan los implantes cocleares actuales.
"Si pudieras implantar esos electrodos EEG debajo del cuero cabelludo, no tendrías que ponértelos y quitártelos todos los días, y serían invisibles".
Además, los conceptos básicos de la tecnología existen desde hace más tiempo de lo que imagina. Han pasado décadas desde que se instalaron las primeras neuroprótesis en humanos y el campo continúa expandiéndose a un ritmo rápido.
Eso nos lleva a donde estamos hoy, con los primeros pacientes que reciben estos chips implantados. Después de un estudio de seis años y de obtener la aprobación de la FDA en 2023, Neuralink lanzó su ensayo clínico para su primer chip implantable, completando la cirugía en enero de 2024 en su primer paciente.
En solo un par de meses, Neuralink había publicado una actualización que mostraba al paciente controlando una computadora portátil para jugar en línea solo con su cerebro, lo que comparó con "usar la Fuerza en el cursor".
Por ahora, el ensayo BCI de Neuralink ha encontrado un segundo paciente , mientras que el primero ha pasado de jugar al ajedrez a jugar a Civilization VI .
Neuralink recibe toda la atención gracias a su fundador de alto perfil, pero está lejos de ser el único. Synchron, de Brooklyn, Nueva York, que está desarrollando un dispositivo que puede implantarse de forma segura en los vasos sanguíneos del cerebro, comenzó su ensayo clínico con seis pacientes el año pasado. BrainGate, un equipo de investigación fusionado de universidades de EE. UU., implantó la primera BCI inalámbrica de gran ancho de banda del mundo en 2021. Blackrock Neurotech , por otro lado, tiene su sede en Salt Lake City, Utah, y ha estado realizando pruebas en humanos con su Utah ha estado presentando BCI durante más de dos décadas sin ningún “evento adverso grave” informado por la FDA en ese tiempo.
En estas aplicaciones, los dispositivos permiten a los usuarios evitar de manera efectiva las extremidades dañadas y que no responden para controlar dispositivos externos directamente con sus pensamientos y realizar actividades sin depender de personas sanas , mejorando significativamente la calidad de sus vidas. La tecnología ya ha revolucionado varios campos de investigación, incluidos el entretenimiento y los juegos , la automatización industrial , la educación y el neuromarketing .
Desafíos continuos
Si bien las BCI implantadas se sienten como el futuro del campo, ciertamente conllevan sus propios desafíos. Por ejemplo, incluso con BCI implantados, que proporcionan una mayor calidad de señal, la estabilidad a largo plazo sigue siendo un problema. Estos dispositivos pueden degradarse con el tiempo debido a reacciones biológicas del tejido o fallas mecánicas, lo que limita su usabilidad y vida útil para aplicaciones continuas.
El BCI implantado tampoco supera el obstáculo de toda la capacitación y calibración necesarias, lo que plantea un desafío importante para la tecnología BCI. Los usuarios a menudo necesitan mucha práctica para obtener un control efectivo sobre estos dispositivos, lo que hace que el proceso sea lento y a veces frustrante, como explicó el Dr. Huggins.
Neuralink tiene una aplicación en desarrollo para ayudar con este proceso, ayudando a los pacientes a entrenar sus mentes para controlar mejor los dispositivos digitales, que ya se ha probado con monos.
Más allá de la conveniencia y el costo, las consecuencias éticas y de privacidad de la tecnología plantean desafíos importantes para el futuro desarrollo de BCI. Los datos generados por las BCI (nuestras emociones, intenciones y pensamientos) son intrínsecamente personales y aumentan el riesgo de que dichos datos puedan recopilarse y utilizarse indebidamente de forma involuntaria.
La adopción de BCI también crea problemas de autonomía, consentimiento y accesibilidad. ¿Qué impide que alguien se vea obligado a utilizar una ICC en contra de su voluntad o sin comprender plenamente sus consecuencias?
“No se me ocurre nada más aterrador que que alguien decida por usted que desea que le implanten una BCI y se la entregue”, dijo Huggins. "Y no puedes hacer preguntas sobre lo que está pasando ni expresar tu opinión".
Lo mismo ocurre con el aprovechamiento de la inteligencia artificial y los sistemas de aprendizaje automático para ayudar a los pacientes con BCI. “Podemos combinar muchas [funciones de] la inteligencia artificial y las BCI, pero eso empieza a plantear el mismo tipo de preguntas que surgen con cualquier tipo de participación y control: ¿Quién decide? ¿Qué se va a decir?”
“Y eso vuelve a las cuestiones éticas de las que hablábamos antes sobre la autodeterminación. Si hay alguien cuyas capacidades se están deteriorando [como los pacientes con ELA], ¿hay un equilibrio? ¿Ese equilibrio cambiará con el tiempo? ¿O simplemente voy a rendirme y comenzar a dejar que la IA complete automáticamente mis oraciones?
Se trata de serias preocupaciones para el futuro, aunque todavía estamos muy lejos de tener que afrontarlas.
“Solo puedo captar eso con, ya sabes, un 90% de precisión, tal vez un 95% de precisión en un buen día. En un mal día, bueno, puedes bajar lo más bajo posible en un mal día. Pero se trata de alguien que, de forma activa y voluntaria, intenta comunicar un mensaje”.
Huggins hace hincapié en sofocar uno de los mayores desafíos para el futuro de BCI: el miedo y las ideas erróneas.
"Asusta a mucha gente", admitió Huggins. “Una vez alguien me preguntó si el gobierno podía leer sus pensamientos desde los satélites. Y pensé, 'bueno, ya sabes, tengo problemas para obtener la respuesta correcta cuando tengo a alguien sentado en mi laboratorio que me deja ponerme estos auriculares y está tratando activamente de prestar atención a una tecla del teclado'. No te preocupes porque la gente lea tus pensamientos desde los satélites”.
Mirando hacia un futuro más brillante para BCI
Ciertamente, los investigadores de BCI enfrentan desafíos considerables para llevar esta tecnología revolucionaria al público en general, quizás ninguno más que el de gestionar las expectativas. Huggins señala que sus colegas que trabajan con estudios de investigación sobre implantes pasan por un proceso muy riguroso para asegurarse de que los participantes en esos estudios comprendan cuál es el plan, así como una comprensión realista de los beneficios y los riesgos.
Esas mismas cortesías rara vez se extienden al público en general, que es bombardeado con fantásticas promesas de comunicación telepática , memoria y recuerdo perfectos e incluso una fusión de mentes humanas y robóticas.
En cuanto a hacia dónde se dirige BCI en nuestras vidas, Huggins admitió que sería necesaria una reducción de las expectativas para ver realmente el progreso.
“Creo que habrá cosas disponibles, pero no creo que esté a la altura de todas las expectativas. Va a cambiar las expectativas. Es necesario tener expectativas que sean realistas y comprender que se trata de una tecnología nueva. Todavía estamos aprendiendo cómo funciona, por qué funciona, cuándo funciona, cuándo no funciona, qué tipo de apoyo necesita y en cuántos lugares podrán brindarlo”.
Entonces no, probablemente no experimentaremos momentos de "Vaya, ya sé Kung Fu" en el futuro previsible. Pero eso no quiere decir que la próxima generación no lo hará. Puede que nos quede un largo camino por recorrer, pero las bases de esas experiencias futuras se están construyendo hoy, y eso es motivo de entusiasmo.