¿A lo Darth Vader? La Pompeu Fabra investiga si el cerebro pueda controlar dispositivos en tiempo real

¿Seremos algún día capaces de conectar el cerebro con un ordenador para convertir las señales neuronales en acciones concretas? Lo que se nos viene a la mente con este tipo de control metal es el personaje mítico de la saga Star Wars, Darth Vader. Más allá de esta licencia, la ciencia no para de investigar el cerebro humano y sus posibilidades.

Durante los últimos años, ya se han logrado algunos avances científicos en este sentido, a través de las denominadas BCIs (Bran-Computer Interfaces), interfaces que establecen puentes de comunicación entre el cerebro humano y los ordenadores. Un reciente estudio de la Universidad Pompeu Fabra sigue avanzando en esta dirección y realiza nuevas aportaciones para seguir avanzando en este deseado hito de la neurociencia.

Los resultados de este estudio del Center for Brain and Cognition (CBC) de la UPF se centran un artículo publicado este 7 de febrero en la revista neurocientífica eNeuro, titulado “Long-range alpha-synchronisation as control signal for BCI: A feasibility study” y elaborado conjuntamente por Martín Esparza-Iaizzo (UPF y University College of London),  Salvador Soto-Faraco (UPF e ICREA), Irene Vigué-Guix (UPF), Mireia Torralba Cuello (UPF), y Manuela Ruzzoli (Basque Center on Cognition Brain and Language).

Uno de los grandes retos actuales en neurociencia es identificar señales cerebrales lo suficientemente robustas como para controlar dispositivos en tiempo real. Hasta el momento, la neurociencia sí ha logrado que se pueden controlar dispositivos con la mente utilizando solamente la actividad de una o varias regiones del cerebro. Pero aún no ha logrado que sea posible hacerlo a partir de la comunicación y sincronización de regiones distintas del cerebro. El artículo publicado por Eneuro hace aportaciones relevantes para avanzar en la consecución de este objetivo.

Este estudio parte del análisis de la actividad cerebral de 10 personas durante una tarea de atención visoespacial, realizando hasta 200 mediciones por sujeto, y parte del concepto de lateralidad cruzada: lo que vemos a la derecha del campo visual se representa en el hemisferio izquierdo del cerebro y, a la inversa, lo que vemos a la izquierda se representa en el hemisferio derecho.

Los niveles de la señal cerebral conocida como banda Alpha disminuyen en el hemisferio cerebral en el que se representan las imágenes que observamos. Los investigadores comparan las variaciones de los niveles de banda Alpha con los platillos de una balanza. Es precisamente en el lado de la balanza en la que se carga más peso donde sus platillos descienden en mayor medida, mientras que, en el lado con menos peso, tienden hacia arriba. Lo mismo sucede con los niveles de la banda Alpha: es precisamente en el hemisferio del lado donde se representan las imágenes, donde los niveles de la banda Alpha disminuyen más, mientras que suben en el hemisferio contrario. Hay que tener en cuenta que la banda Alpha inhibe la excitabilidad de las neuronas, de modo que provoca un estado de relajación de las poblaciones neuronales. No es extraño, pues, que su nivel sea menor en el hemisferio del cerebro que procesa las imágenes.

También hay que tener en cuenta que el cerebro se divide en distintas regiones que se comunican mediante la sincronización de sus fluctuaciones neuronales, por ejemplo en el rango Alpha. Precisamente, uno de los objetivos de la investigación era analizar si la sincronización de largo alcance de la banda Alpha entre regiones cerebrales presenta patrones lateralizados y así lo han confirmado los autores del estudio. Concretamente, si atendemos a la derecha, la comunicación entre la región frontal y parietal del hemisferio izquierdo aumenta y, si atendemos a la izquierda, aumenta la comunicación entre estas mismas regiones en el hemisferio derecho.

Martín Esparza-Iaizzo: “La novedad del estudio es que, a diferencia de los estudios anteriores, usa medidas de sincronía entre áreas parietales y frontales a nivel de cada intento individual, no en datos agregados”

Hasta el momento, las señales de la banda Alpha con las que se comunican las regiones frontal y parietal del cerebro únicamente se pueden captar por completo a través de la agregación de datos de distintas mediciones y no a través de un único intento. Por eso, otro de los objetivos del estudio era precisamente examinar cómo captar estos patrones neuronales a un nivel de prueba único, lo que permitiría generar una señal de control para activar dispositivos a través de interfaces BCI a tiempo real.

Para lograr este objetivo, el investigador principal Martín Esparza-Iaizzo expone que su estudio hace aportaciones desde el punto de vista metodológico: “La novedad del estudio es que, a diferencia de los estudios anteriores, usa medidas de sincronía entre áreas parietales y frontales a nivel de cada intento individual, no en datos agregados”. No obstante, advierte que se han constatado las limitaciones de las electroencefalografías actuales para lograr este objetivo: “La encefalografía actual presenta limitaciones en cuanto a resolución espacial, y en cuanto a ruido, por la respiración, la actividad cardíaca…”.

Martín Esparza-Iaizzo considera que la nueva metodología para medir las señales cerebrales que plantea la investigación constituye un nuevo “paradigma para futuros intentos”No obstante, los hallazgos de esta investigación constituyen una buena base para futuras investigaciones. En este sentido, Esparza-Iaizzo concluye: ”Lo que nuestro estudio presenta es una buena metodología para demostrar que, en efecto, por el momento, la sincronía no se puede llevar al mundo de los sistemas con funcionamiento en tiempo real. Esperamos que sirva como paradigma para futuros intentos.”