Ya no podía mover ni los ojos, completamente inmovilizado por la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), pero fue capaz de decir su nombre, el de su mujer y el de su hijo de cuatro años. No lo dijo con su voz, sino con sus pensamientos y gracias a un implante cerebral. Deletrear los cinco caracteres de su nombre le llevaría otros tantos minutos, pero el logro era histórico: por primera vez, un paciente en ese estado de la enfermedad, lograba comunicarse. “Ese momento fue realmente magnífico”, recuerda con emoción Arnau Espinosa, uno de los neurotecnólogos que han logrado este hito científico en Alemania. Un logro que abre la puerta a la comunicación de pacientes en situaciones muy delicadas y que también es un éxito en el desarrollo de la tecnología que conecta cerebros y máquinas.
Apenas 100 días antes de escribir su nombre, le habían puesto en un hospital de Múnich dos implantes en el cerebro, con 96 electrodos cada uno, para identificar su actividad neuronal. Esas ondas son lo que permiten comunicarse a este joven, de 34 años y cuyo nombre no se puede revelar por privacidad. Él conserva a la perfección sus capacidades mentales y puede oír: así recibe los estímulos. Tras un periodo de calibración y aprendizaje, ha sido capaz de usar su cerebro para ir seleccionando mentalmente los caracteres de un teclado virtual.
Representación esquemática del implante y la interfaz para deletrear con el ordenador.Nature Communications
Así, letra a letra, ha podido transmitir molestias, dolores y otras cuestiones médicas; pero también comunicarse con su familia. Por ejemplo, cuando habían pasado 253 días desde el implante, pudo preguntarle a su hijo si quería ver con él la película de Robin Hood de Disney. También logró pedir que le pusieran cerveza en el tubo de alimentación, elegir patatas con curry para comer o que le pusieran el disco de la banda de rock metal Tool con el volumen alto.
“Son proyectos muy duros”, reconoce Espinosa, investigador de la fundación Wyss Center, “pero uno de los momentos más agradables para mí fue cuando dejamos al paciente comunicarse de forma libre y deletreó de forma correcta su nombre: es la prueba absoluta de que el paciente es consciente, de que tiene una capacidad correcta de entender el mundo exterior: quiero decir mi nombre y lo digo”.
Cuando ningún músculo responde
El equipo científico propuso al joven probar con el implante cuando este todavía podía comunicarse con el movimiento de los músculos del ojo para seleccionar sus preferencias, como hacía el físico británico Stephen Hawking. En marzo de 2019 se hizo la operación: se le abrió un orificio en el cráneo para crear un conector exterior que lo comunicara con el equipo instalado en su casa, un mueble con ordenadores que centralizan toda la actividad.
No es la primera vez que se usa este sistema, pero sí la primera vez que se logra establecer comunicación en este estado de la enfermedad degenerativa, cuando se llega al punto de enclaustramiento. El paciente mantiene las funciones cognitivas correctas, pero las señales de su cerebro no salen al sistema nervioso y ya no es capaz de controlar ningún tipo de función vital y necesita incluso respirador. El paciente supo que iba a ser padre después de haber sido diagnosticado de ELA “y decidió tenerlo”, explica Espinosa y añade: “Sabía que la experiencia que tendría con él iba a ser en una situación atípica”.
Aspecto de los electrodos que se implantan en el cerebro del paciente.Wyss Center
Este logro, que se publica hoy en Nature Communications, resume más de dos años de trabajo realizado incluso con los inconvenientes derivados de la pandemia, que obligaron a los científicos a trabajar de forma remota con el paciente. Básicamente, el cerebro del sujeto va seleccionando de modo binario —sí o no— una fila de letras o una letra concreta, hasta que termina de escribir lo que quiere. “Este estudio responde al viejo dilema de si las personas con síndrome de enclaustramiento completo, que han perdido todo el control muscular voluntario, incluido el movimiento de los ojos o la boca, también pierden la capacidad de su cerebro para generar comandos para la comunicación“, explica Jonas Zimmermann, neurocientífico del centro Wyss de Ginebra.
Según esta fundación, dedicada a la investigación y desarrollo de tecnologías cerebrales, se prevé que más de 300.000 personas vivirán con ELA en 2040, y muchas de ellas llegarán a un estado en el que ya no es posible hablar. Con un mayor desarrollo, el enfoque descrito en este estudio podría permitir que otras personas en estados avanzados de la enfermedad mantengan la comunicación. Pero el proceso es complejo y la tecnología todavía es muy incipiente, como explica Espinosa: las capacidades se han vuelto a reducir tras un fructífero periodo de comunicación libre. El paciente ya no puede deletrear y se limita a responder sí o no a cuestiones cerradas, porque el sistema ha perdido sensibilidad. “Los resultados están decayendo un poco, seguramente por un problema técnico. El cerebro trata de protegerse de los cuerpos externos y crea una barrera de protección con el electrodo. Además, se adapta y la señal de las redes neuronales es mucho menor”, explica el ingeniero, formado en la Universidad Politécnica de Cataluña.
Lejos del mercado
“Estos implantes están muy lejos de ser una tecnología aplicable de forma generalizada: son prototipos, pruebas de concepto, hace falta mucho trabajo para poder tener un dispositivo comercial en el mercado”, afirma Espinosa. Ese salto desde la experimentación al mercado es un campo en el que se están invirtiendo miles de millones por parte de compañías como Neuralink, del multimillonario emprendedor Elon Musk.
Hay una parte tecnológica que se podrá aplicar a cualquier paciente, explica Espinosa, por medio de esas diminutas agujas que se clavan en el córtex, pero varía dónde se implanta según la persona. “Sin estudiarlo antes, no sabes de qué tipo de neurona realmente estás cogiendo señal y cada tipo de persona tiene unas redes neuronales desarrolladas de manera distinta. Tienes que ver qué electrodos están asociados a qué actividad para cada paciente y ver cómo vas a poder utilizarlos”, explica el investigador.
Es más, el sistema necesita ser calibrado para cada cerebro, pero también antes de cada sesión: “No es constante, no puedes enchufarle algo y esperar que mañana sea de la misma forma. Estamos intentando automatizarlo al máximo, pero hay mucho trabajo que hacer para que sistemas y algoritmos se adapten a las señales cerebrales entre sesión y sesión”, reconoce.
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