Se pueden anticipar los movimientos de las extremidades y la dirección de la mirada de un macaco mediante una técnica relativamente nueva que permite “visualizar” con alta precisión espacial y temporal la actividad neuronal de diferentes zonas de su encéfalo. De esto se deriva que puede utilizarse la actividad cerebral, registrada mediante esa técnica, para dar instrucciones a artefactos robóticos o máquinas en general, de manera que hagan cosas que el sujeto en cuestión no podría hacer por sí mismo. Piensen, por ejemplo, en una persona que, por sufrir una minusvalía, no puede mover sus brazos o que, simplemente, carece de ellos. El método utilizado es una técnica de neuroimagen denominada “ultrasónica funcional” (o fUS, del inglés functional UltraSound imaging).

Esta no es la primera ocasión en que se convierten instrucciones mentales, a través de una interface, en actos o movimientos de una máquina. Ya se había conseguido que un brazo robótico lleve una copa a la boca de una persona parapléjica en cuyo cerebro se habían implantado electrodos. La novedad no consiste en la capacidad para dictar órdenes desde la mente sin que intervengan las extremidades del sujeto, sino en la técnica utilizada.

Hasta ahora se han utilizado varios métodos directos para registrar la actividad neuronal en el encéfalo. La electroencefalografía (EEG) es la más antigua; detecta cambios de potencial eléctrico en el cerebro a través de electrodos colocados sobre el cráneo. No es invasiva pero tiene baja resolución espacial. Una variante de la anterior es la electrocorticografía (ECoG), que proporciona acceso directo a las señales eléctricas de las neuronas; tiene alta resolución temporal y espacial. El problema es que exige cirugía y entraña riesgos porque hay que implantar electrodos, daña los tejidos en que se insertan y el material de que están formados se acaba deteriorando con el tiempo.

También hay métodos indirectos. La resonancia magnética funcional (FMRi) es la alternativa no invasiva más utilizada en los últimos años para “visualizar” la actividad neuronal. Mide la variación local en el nivel relativo de hemoglobina combinada con oxígeno, porque ese nivel refleja el flujo sanguíneo en la zona, que depende, a su vez, del metabolismo de las neuronas. La tomografía por emisión de positrones (PET) tampoco es invasiva; se vale del uso de radioisótopos para detectar niveles de actividad metabólica mediante indicadores metabólicos o de flujo sanguíneo. El problema de estas técnicas, sobre todo de la segunda, es que no ofrecen gran resolución espacial ni temporal y los dispositivos son grandes equipos que no se pueden trasladar con facilidad; y menos aún pueden llevarse puestos.

La neuroimagen ultrasónica funcional se basa en la utilización de ultrasonidos para detectar cambios en el flujo sanguíneo que, como ya he señalado, informa del nivel de actividad metabólica de las neuronas a las que se dirige. Es superior a las anteriores en resolución temporal y de resolución espacial intermedia entre las de la EEG y la ECoG (similar a la FMRi). Además, se puede utilizar mediante dispositivos portátiles. La desventaja es que su uso requiere la retirada de un pequeño fragmento del cráneo, una especie de “ventana” al interior del encéfalo, aunque, a diferencia de los electrodos de la ECoG, el detector no penetra en el tejido nervioso ni atraviesa las membranas de tejido conjuntivo que lo protegen.

Las técnicas de neuroimagen ultrasónica son un ejemplo magnífico de una de las tecnologías actuales más prometedoras, tanto para dotar a personas discapacitadas de herramientas que les proporcionen autonomía funcional, como para, mirando a su interior, desentrañar los misterios del funcionamiento del encéfalo, la máquina de la mente.

Fuente: Norman et al (2021): Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging. Neuron 109:1-13.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU