En el campo médico, la mayoría interfaz cerebro-máquina La investigación se centra en tratar de reemplazar la información sensorial perdida, como restaurar el sentido del tacto en personas con lesiones de la médula espinal. Sin embargo, un estudio reciente adoptó un enfoque diferente al utilizar una interfaz cerebro-máquina para aumentar los sistemas sensoriales existentes y crear un "sexto sentido" en ratas.
"Esto constituye un paso importante en la dirección de los sistemas 'ciberfísicos', que fusionan las computadoras con los seres vivos. cerebro”, dijo a Digital el autor principal, el Dr. Tim Lucas, profesor asistente de neurocirugía en la Universidad de Pensilvania. Tendencias. Dijo que la tecnología podría desarrollarse en el futuro para restaurar experiencias sensoriales a personas que sufren parálisis.
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El nuevo estudio de Penn Medicine hace precisamente eso: implanta pequeños electrodos en el cerebro de ratas y les proporciona información en forma de retroalimentación sensorial. Los investigadores comenzaron implantando quirúrgicamente los electrodos en el cerebro de las ratas. Luego pusieron a los animales en un laberinto de agua cuyo interior estaba pintado de negro, con una plataforma escondida debajo del agua a la que debían llegar para escapar.
Las ratas no podían ver la plataforma, por lo que no recibieron información visual sobre cómo navegar por el laberinto. Pero sí tenían información de la interfaz. Los electrodos estimularon sus cerebros para informar a las ratas dónde estaba ubicada la plataforma en relación con sus posición actual, y las ratas pudieron usar esta información para llegar a la plataforma incluso en el oscuridad.
Los investigadores utilizaron una técnica llamada microestimulación intracortical, que es mucho más precisa que otros tipos de estimulación cerebral (como la estimulación transcutánea con corriente continua). Estos otros métodos activan miles o millones de neuronas y otros elementos neuronales, mientras que la microestimulación intracortical sólo activa unos diez elementos. Esto significa que la estimulación aplicada al cerebro puede dirigirse con precisión, lo que brinda a los investigadores la capacidad de crear una percepción única y discreta en lugar de activar un área completa del cerebro.
Con esta estimulación más precisa, los investigadores podrían apuntar a áreas cerebrales muy específicas para transmitir información. Sin embargo, hay un desafío. No basta con estimular un área del cerebro y asumir que el animal será capaz de comprender esa información. Uno de los avances que logró el equipo fue demostrar que el "Rata-Robot" podía asimilar la información, procesar las señales producidas externamente con el mismo éxito que si estuviera utilizando su sistema natural Sentidos.
Ha habido intentos previos de crear un "sexto sentido" para las direcciones utilizando herramientas externas como un Cinturón vibratorio que puede ayudar a las personas con discapacidad visual. navegar por su entorno. Sin embargo, existen limitaciones sobre quién puede utilizar estas herramientas externas: no pueden ser utilizadas por personas con parálisis, por ejemplo, que no pueden experimentar retroalimentación sensorial.
"Una posible aplicación de este dispositivo cerebro-computadora es restaurar la sensación en personas que han sufrido una lesión de la médula espinal", dijo Lucas. “Un paciente como Christopher Reeve no puede levantar el dedo ni sentir que le clavan una aguja. Christopher Reeve no necesitaría mucho una correa vibratoria”.
Antes de que los investigadores pudieran considerar implantar un dispositivo de estimulación cerebral en un ser humano, necesitarían realizar muchas más pruebas en animales para garantizar que la tecnología sea segura. Sin embargo, con el tiempo creen que pueden utilizar dispositivos cerebro-computadora para integrar computadoras en el cerebro humano.
Eso abre la puerta a aplicaciones que conectan dispositivos en el cerebro con dispositivos en otras partes del cuerpo. "Nuestra visión a largo plazo es vincular este sistema con sensores implantables en miembros paralizados para proporcionar una experiencia sensorial completa a los pacientes paralizados", dijo Lucas.
Y esta investigación no sólo tiene interés en términos de ayudar a las personas con discapacidad. Potencialmente, podría abrir un campo completamente nuevo de dispositivos cerebro-computadora, como los biorobots que pueden realizar operaciones de búsqueda y rescate.
Los hallazgos se publican en la revista. PNAS.
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