La interfaz utiliza señales de cientos de neuronas registradas simultáneamente en dos regiones del cerebro de los monos que están involucradas en el movimiento y la sensación. A medida que los animales piensan cómo moverse hacia su meta - en este caso, un recipiente que contiene uvas frescas - el ordenador traduce su actividad cerebral en funcionamiento en tiempo real de la silla de ruedas.
La interfaz, que se describe en Scientific Reports, demuestra el potencial futuro para las personas con discapacidad que han perdido la mayor parte de control muscular y la movilidad debido a la cuadriplejia, dijo el autor principal Miguel Nicolelis, co-director del Centro Duke de Neuroingeniería.
"En algunas personas con discapacidad grave, incluso intermitente, no es posible", dijo Nicolelis. "Para ellos, el uso de una silla de ruedas o el dispositivo controlado por medidas no invasivas como un EEG (un dispositivo que monitorea las ondas cerebrales a través de electrodos en el cuero cabelludo) puede no ser suficiente. Se demuestra claramente que si tiene implantes intracraneales, se obtiene un mejor control de una silla de ruedas que con los dispositivos no invasivos".
Los científicos comenzaron los experimentos en 2012, con la implantación de cientos de microfilamentos delgados como un cabello en las regiones premotora y somatosensoriales de los cerebros de dos macacos rhesus. Entrenaron a los animales en la navegación de forma pasiva la silla hacia su objetivo, el recipiente que contiene uvas. Durante esta fase de entrenamiento, los científicos registraron la actividad eléctrica del cerebro de los primates a gran escala.
Luego, los investigadores programaron un sistema informático para traducir las señales del cerebro en comandos de motor digitales que controlan los movimientos de la silla de ruedas.
Como los monos aprendieron a controlar la silla de ruedas con sólo el pensamiento, se hizo más eficiente la navegación hacia las uvas y completaron los ensayos más rápido, dijo Nicolelis.
Además de observar las señales del cerebro que correspondían a la traducción y el movimiento de rotación, el equipo de Duke también descubrió que las señales del cerebro de los primates mostraron signos de que estaban contemplando a distancia el recipiente de uvas.
"Esto no fue una señal que estaba presente en el inicio de la formación, sino algo que surgió como un efecto de que los monos se hicieron expertoa en esta tarea", dijo Nicolelis. "Esto fue una sorpresa. Demuestra una enorme flexibilidad del cerebro para asimilar un dispositivo, en este caso una silla de ruedas, y las relaciones espaciales de ese dispositivo en el mundo que nos rodea."
Los ensayos miden la actividad de cerca de 300 neuronas en cada uno de los dos monos. El laboratorio de Nicolelis informó anteriormente de la posibilidad de grabar hasta 2.000 neuronas utilizando la misma técnica. El equipo ahora espera ampliar el experimento mediante el registro de más señales neuronales para aumentar la exactitud y fidelidad de la interfaz antes de buscar pruebas de un dispositivo implantado en seres humanos, dijo.