Hace siete años, Michel Roccati evitó un animal mientras conducía su motocicleta cerca de Turín y se estrelló contra un banco de carretera.
Tecnología neuroestimuladora ofrece esperanza a pacientes con lesiones severas
El accidente “hizo explotar los huesos de mi espalda”, dice Roccati, seccionando su médula espinal y cortando toda comunicación entre su cerebro y sus piernas. “Mis doctores me dijeron entonces que nunca podría volver a ponerme de pie, y mucho menos caminar”, comenta Roccati, de 32 años.
En 2020, neurocirujanos en Lausana insertaron una serie de electrodos a lo largo de su médula espinal en una operación pionera. Su cuerpo tiembla ligeramente por uno o dos segundos y se levanta de su silla, caminando con confianza por la habitación, aunque sosteniéndose de un andador para mantener el equilibrio. “Cada día mi capacidad para caminar mejora, a medida que mis músculos se fortalecen y mis nervios se regeneran gradualmente”, añade.
Roccati es parte de un grupo creciente de personas que se benefician de nuevas formas radicales de neurotecnología, desarrolladas en laboratorios universitarios y empresariales en Europa y Norteamérica, que utilizan implantes computarizados para interactuar con el cerebro humano y el sistema nervioso central.
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Interfaces cerebro-computadora revolucionan la comunicación y movilidad
Estas interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) pueden superar impedimentos neuronales que impiden a personas con discapacidades severas moverse o comunicarse. En unos años, las BCI podrían convertirse en un mercado de varios miles de millones de dólares anuales, tratando a pacientes con impedimentos motores severos por lesiones o enfermedades, según Michael Mager, director ejecutivo de Precision Neuroscience, una empresa médica de BCI en los EE.UU.
Las implicaciones a largo plazo son aún mayores. “Estamos creando un vínculo entre la inteligencia humana y la inteligencia artificial”, dice Mager. “Es posible que el único uso para esa conexión fundamental sea la parálisis, pero creo que es muy improbable”.
Elon Musk fundó Neuralink, la empresa de BCI más conocida, en 2016 con la intención de desarrollar tecnología de propósito general para conectar cerebros humanos y máquinas.
El futuro de la neurotecnología: de la ciencia ficción a la realidad
Musk ha hablado durante mucho tiempo sobre usar estos enlaces para fusionar esencialmente la inteligencia humana con la IA. Por ejemplo, afirma que aumentar drásticamente la velocidad a la que el cerebro puede absorber y comunicar información podría superar lo que él ve como uno de los principales límites de la capacidad de los humanos para mantenerse al día con los avances en la inteligencia de las máquinas.
Pero mucho antes del futuro ciborg que Musk sueña, muchos en el campo predicen que la tecnología se utilizará de maneras más prácticas para superar limitaciones físicas personales y mejorar el rendimiento individual, por ejemplo, agudizando los poderes visuales y auditivos de las personas, o mejorando la memoria.
“Estamos a cierta distancia de eso, pero no creo que sea difícil imaginar que con el tiempo esta tecnología sea adoptada por personas que de otro modo serían saludables”, dice Mager, quien cofundó Precision en 2021 con Benjamin Rapoport, un miembro fundador de Neuralink.
Desafíos técnicos y éticos en la evolución de las interfaces cerebrales
Los obstáculos técnicos siguen siendo altos. Recoger, exportar e interpretar señales del cerebro sigue siendo una ciencia en su infancia, mientras que la cirugía cerebral invasiva necesaria descarta el procedimiento para todos, excepto para pacientes gravemente discapacitados.
Al mismo tiempo, la tecnología plantea profundas preguntas éticas. “El lado médico ya está bien protegido por reguladores y regulaciones existentes”, dice Rafael Yuste, director del Centro de Neurotecnología de la Universidad de Columbia en Nueva York. “Pero la tecnología se expandirá al lado no médico”, añade, planteando preguntas significativas sobre hasta dónde se debería permitir a las personas ir para mejorar sus habilidades mentales, por ejemplo, sus memorias.
No obstante, en el laboratorio, usar señales cerebrales para activar computadoras y otras máquinas —algo que hasta hace poco sonaba a ciencia ficción— se está volviendo casi rutinario, colocando la tecnología en un camino que podría tener consecuencias a largo plazo. “Este es un punto de inflexión para la humanidad”, dice Yuste. “Por primera vez tenemos tecnología que puede cambiar la esencia de quienes somos al introducirse en el cerebro, el órgano que genera todas nuestras habilidades mentales y cognitivas”.
Implantes cerebrales: un avance revolucionario en el tratamiento de trastornos de movimiento
Neurocirujanos de todo el mundo han implantado electrodos en el cerebro humano durante décadas como tratamiento para el Parkinson y otros trastornos del movimiento, calmando la actividad eléctrica irregular responsable de algunos síntomas. Más de 160,000 pacientes han recibido este tipo de “estimulación cerebral profunda”.
Pero la nueva ola de implantes neuronales es mucho más sofisticada, permitiendo la comunicación bidireccional entre el cerebro y el dispositivo, dice Jocelyne Bloch, neurocirujana del Hospital Universitario de Lausana. Ella operó a Roccati y a un paciente parapléjico posterior, Gert-Jan Oskam, quien tiene dos implantes en su cerebro y columna vertebral que se comunican de forma inalámbrica a través de un “puente digital”.
Implantes cerebrales: esperanza para la parálisis y otras condiciones
La demanda potencial es enorme. Más allá de dar a las personas severamente paralizadas el poder de comunicarse y moverse nuevamente, los usos médicos podrían abarcar desde abordar la pérdida de vista y oído hasta mejorar el tratamiento del dolor crónico y las condiciones psiquiátricas al proporcionar a los cuidadores una imagen precisa y detallada de lo que está sucediendo dentro del cerebro.
Aunque pocos BCIs médicos se han implantado en humanos hasta ahora, los laboratorios académicos y corporativos pioneros avanzan lentamente para probar su seguridad y eficacia. “Nos movemos con cautela, paciente por paciente”, dice Henri Lorach, quien dirige los ensayos clínicos con Jocelyne Bloch en Lausana.
Aunque los BCIs externos colocados en la piel o el cuero cabelludo pueden detectar y modular la actividad neuronal hasta cierto punto, “la única forma de registrarlo de manera sensible y por períodos prolongados es con un dispositivo colocado quirúrgicamente bajo el cráneo”, dice Leigh Hochberg, director del Centro de Neurotecnología del Hospital General de Massachusetts y del programa de investigación BrainGate BCI.
Colaboración internacional impulsa el desarrollo de implantes BCI
Solo unos 50 pacientes en todo el mundo han recibido un implante de BCI prostético a largo plazo desde que comenzó la investigación clínica hace 20 años, estima Hochberg. Para acelerar el desarrollo clínico, él y colegas de todo Estados Unidos establecieron este año la Comunidad Colaborativa de BCI Implantables, con el regulador, la Food and Drug Administration, como participante clave.
“Debido a que aprendemos mucho de cada participante en estos ensayos clínicos piloto, no creo que necesitemos grandes cantidades de participantes en los ensayos para demostrar la seguridad y eficacia antes de solicitar la aprobación regulatoria”, dice Hochberg. “Tal vez docenas de pacientes, pero ciertamente no los miles que a menudo participan en ensayos de nuevos medicamentos”.
Europa —especialmente Suiza— tiene una presencia significativa en la industria de los implantes de BCI. Dos compañías, Onward Medical y Neurosoft Bioelectronics, son derivadas de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), el centro académico líder en investigación neurotecnológica del continente.
Competencia en el sector neurotecnológico entre EE. UU. y Europa
Pero los expertos a ambos lados del Atlántico coinciden en que las empresas estadounidenses de BCI tienen una ventaja sobre sus contrapartes europeas. Es más fácil financiar y construir una empresa duradera en los EE. UU., dice Dave Marver, un líder en tecnología médica estadounidense que se unió a Onward en Lausana como director ejecutivo. “Tienes un grupo más grande de talento gerencial en los EE. UU. con más experiencia en comercializar cosas a nivel mundial, hay más financiación disponible allí y los regímenes regulatorios difieren”.
La FDA está mejor preparada para aprobar ensayos clínicos de BCI que sus contrapartes europeas, dice Marver. Cuando llegó a Onward en 2020, continúa, “no teníamos sitios clínicos ni planes para comercializar en Europa, debido al costo y la complejidad”. Rápidamente cambió esa política. “Dije: ‘Tenemos personas paralizadas aquí, estamos con sede aquí y vamos a comercializar aquí’“.
Entre la media docena de empresas estadounidenses que prueban implantes de BCI, “Elon Musk es claramente nuestro mayor competidor”, dice Grégoire Courtine, quien dirige la investigación neurotecnológica de la EPFL. Pero insiste en que Onward, que ha recaudado poco más de €170 millones desde su fundación en 2014, puede igualar el rendimiento de Neuralink de Musk, que ha recaudado $687 millones en financiación, según PitchBook.
Neuralink: visibilidad mediática y desafíos técnicos
Neuralink es la empresa neurotecnológica más visible en los medios y la menos transparente. Comunica a través de tweets y publicaciones en blogs ocasionales. Después de muchas pruebas en animales, el primer sujeto humano de Neuralink, Noland Arbaugh, parapléjico de 30 años, recibió su implante Link en el Instituto Neurológico Barrow en Arizona en enero.
En videos y blogs publicados por Neuralink, Arbaugh expresó su entusiasmo por cómo el Link le permitió controlar un cursor de computadora. “Me ha dado la capacidad de hacer cosas por mi cuenta nuevamente sin necesitar a mi familia a todas horas del día y la noche”, dijo.
Semanas después de la cirugía, muchos de los 64 cables de grabación flexibles que se habían enhebrado a través del cerebro de Arbaugh se soltaron. Los ingenieros de Neuralink compensaron programando el dispositivo para ser más sensible a la actividad neuronal. La compañía actualmente está seleccionando un segundo voluntario para recibir una versión mejorada del Link con electrodos que se ajusten de manera más segura en el cerebro, y quizás lo inserte tan pronto como este mes.
BCIs restauran habilidades y transforman vidas de pacientes paralizados
El estudio humano más reciente de BrainGate, publicado en Nature en agosto pasado, colocó dos conjuntos de 128 electrodos, del tamaño de una pequeña pastilla de aspirina, en la corteza cerebral de Pat Bennett, una paciente de 68 años con esclerosis lateral amiotrófica. Había perdido la capacidad de hablar.
Un algoritmo de IA descodifica su actividad neuronal, enseñándose a sí mismo a distinguir los patrones asociados con su formulación de fonemas individuales, los bloques de construcción del idioma inglés hablado. Un modelo de lenguaje convierte luego la secuencia de fonemas en palabras que pueden mostrarse en una pantalla de computadora o ser pronunciadas por una voz sintética a unas 60 palabras por minuto con una precisión razonable.
“Imaginen lo diferente que sería realizar actividades cotidianas como comprar, asistir a citas, pedir comida, ir a un banco, hablar por teléfono, expresar amor o aprecio, incluso discutir, cuando las personas no verbales puedan comunicar sus pensamientos en tiempo real”, escribió Bennett en ese momento.
Implantes BCI menos invasivos y más flexibles en desarrollo
Otros laboratorios están desarrollando BCIs más flexibles y menos invasivos. Neurosoft Bioelectronics en Ginebra está probando electrodos ultradelgados y suaves depositados en silicona que se envuelven sobre los pliegues de la superficie del cerebro. Su tecnología ha sido probada con éxito en tres pacientes.
La interfaz de grafeno de InBrain tiene puntos de venta similares. Se coloca “en la corteza como una pieza de celofán sin penetrarla”, dice Carolina Aguilar, directora ejecutiva. Su primer ensayo humano es inminente. Ve la enfermedad de Parkinson como el primer objetivo de InBrain, apuntando a desplazar los dispositivos de estimulación cerebral profunda de “baja densidad y baja resolución” ofrecidos por gigantes de la tecnología médica como Boston Scientific y Medtronic.
Algunas empresas de BCI se centran en aplicaciones médicas más allá de los pacientes discapacitados. Nicolas Vachicouras, director ejecutivo de Neurosoft, estima que 60 millones de personas en todo el mundo sufren tinnitus severo, lo que resulta en “depresión severa e incluso intentos de suicidio, sin un tratamiento efectivo disponible hoy en día”. La investigación de la empresa sugiere que la causa es una actividad anormal en la corteza auditiva, que puede corregirse con neuromodulación.
Desarrollo de BCIs en EE. UU. y su potencial impacto en el mercado
Entre las empresas estadounidenses, Synchron tiene una buena oportunidad de ser la primera en llevar un implante BCI al mercado. Al igual que un stent, su dispositivo se inserta en un vaso sanguíneo y se sitúa sobre la corteza motora, la parte del cerebro que controla el movimiento. Ha sido probado en 10 pacientes hasta ahora y se espera la publicación de los resultados finales pronto, seguida de un estudio clínico más amplio que la empresa espera conduzca a la aprobación de la FDA.
Aunque el dispositivo no es tan sensible a la actividad neuronal como algunos competidores, Tom Oxley, director ejecutivo de Synchron, dice que la empresa puede lograr la aprobación de marketing más rápidamente con tecnología que no requiere cirugía cerebral abierta. “¿Cómo puede esta tecnología mejorar la capacidad de las personas para vivir de manera independiente? Ese será el marcador de éxito”, dice.
Ninguno de los implantes está lo suficientemente cerca del mercado como para que su costo sea un problema inmediato, pero los ejecutivos dicen que los precios tendrán que reflejar los enormes beneficios potenciales que la tecnología ofrece a los pacientes con trastornos neurológicos graves cuyos cuidados médicos son muy costosos.
Cobertura de seguros: clave para el acceso y viabilidad de BCI
La clave para crear una industria de BCI viable, así como para garantizar el acceso de los pacientes, es la cobertura de seguros de los sistemas a una tasa que sea acorde con el costo tanto de desarrollar como de entregar estos dispositivos”, dice Michael Mager de Precision Neuroscience. “Esto necesita ser un reembolso de seis cifras”.
Matt Angle, director ejecutivo de Paradromics, una empresa en Texas que desarrolla un BCI con más electrodos que un implante estándar, predice que los primeros dispositivos costarán “más de $100,000”, pero “nos gustaría llegar a un lugar donde las interfaces cerebro-computadora cuesten en el orden de lo que cuestan los estimuladores cerebrales profundos hoy en día — digamos $30,000”.
Mirando hacia el futuro, Angle predice que las aplicaciones médicas de los BCI por sí solas crearán un mercado que valdrá cientos de miles de millones de dólares, aunque muchos otros expertos en el campo dicen que es demasiado pronto para decirlo. “Existe el potencial de desarrollar una docena de empresas que valgan cada una más de $1,000 millones en este espacio”, dice, y eso es antes de que los BCIs se apliquen para mejorar el rendimiento humano en áreas desde la vista hasta la memoria.
La tecnología BCI y su integración con la IA en el futuro
Aunque tales avances dependerán de mejoras continuas en sensores y la microelectrónica necesaria para capturar y transmitir señales cerebrales, mucho también descansará en avances más amplios en computación e IA. Esto incluye el uso de computación en la nube y la aplicación de IA para ayudar a interpretar las señales cerebrales.
Los ensayos clínicos hoy en día procesan datos localmente, dice Courtine de la EPFL, “pero tenemos la intención de tener toda esta información cerebral en la nube, para poder entrenar un gran modelo de lenguaje y crear un GPT cerebral. Luego, podemos aprender de horas y horas de actividad cerebral de muchas personas”.
Estos proyectos están intensificando los llamados de los éticos para anticipar las amenazas del uso indebido de los datos neuronales recopilados de los BCI. Unesco, la organización científica y cultural de la ONU, ha convocado a un panel de 24 expertos para redactar recomendaciones sobre la ética de la neurotecnología, que llevarán a un documento para su adopción por los estados miembros el próximo año.
Gabriela Ramos, quien lidera la iniciativa neurotecnológica de Unesco, dice: “Nuestro objetivo es garantizar que estos desarrollos científicos y tecnológicos estén alineados con nuestros derechos humanos”. Eso significa más que proteger la privacidad de los pensamientos de las personas revelados por los BCI, añade. Por ejemplo, los futuros implantes pueden cambiar la personalidad de un individuo, para bien o para mal, de manera más extensa que los tratamientos cerebrales existentes.
Yuste de la Universidad de Columbia, un defensor vocal de los “neuroderechos”, señala que algunas jurisdicciones como Chile y el estado de Colorado en EE. UU. ya han aprobado legislación para proteger los datos neuronales de los individuos de la explotación.
Pero sus principales preocupaciones giran en torno a los usos no médicos de la tecnología, como mejorar el rendimiento mental. Una forma de proteger a las personas sería “regular los nuevos BCI de consumo como si fueran dispositivos médicos”, dice.
Para pacientes pioneros como Roccati, tales preocupaciones son académicas en comparación con los beneficios que la neurotecnología puede brindar. “Mi implante ya ha transformado mi vida”, dice, “y espero aprovechar los futuros avances en neurotecnología. También miles de otras personas que no pueden comunicarse o mover sus extremidades pero que podrán hacerlo en el futuro”.