Por primera vez, un paciente en un estado completamente encerrado debido a la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) pudo comunicarse verbalmente utilizando una interfaz cerebro-computadora, según un nuevo estudio.

Esta tecnología permitió al paciente, un hombre de 37 años con ELA, comunicarse mediante la formación de palabras y frases, a pesar de no tener ningún control muscular voluntario. El sistema implicó implantar un dispositivo con microelectrodos en el cerebro del paciente y usar un software de computadora personalizado para ayudar a traducir las señales de su cerebro.

La ELA, también conocida como enfermedad de las neuronas motoras o enfermedad de Lou Gehrig, es un trastorno neurodegenerativo raro que afecta las neuronas responsables del control de los movimientos musculares voluntarios. Según el  Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) , esta enfermedad provoca la degeneración y eventual muerte de estas células nerviosas, lo que afecta la capacidad de una persona para caminar, hablar, masticar y tragar.

A medida que la enfermedad empeora, hace que las personas afectadas finalmente pierdan la capacidad de respirar sin la ayuda de un ventilador u otro dispositivo y paraliza casi todos sus músculos. Cuando las personas desarrollan parálisis de todos sus músculos, excepto los músculos que controlan los movimientos de los ojos , esto se conoce como «estado bloqueado». Para comunicarse, las personas en un estado bloqueado necesitan usar dispositivos de comunicación aumentativos y de asistencia.

Muchos de estos dispositivos están controlados por el movimiento de los ojos o cualquier músculo facial que aún funcione. (Por ejemplo, Stephan Hawking usó un dispositivo que le permitía comunicarse moviendo el músculo de su mejilla, según Wired ). Pero una vez que una persona con ELA también pierde la capacidad de mover estos músculos, entra en un «estado completamente bloqueado». que les impide comunicarse con su familia, cuidadores y el resto del mundo exterior.

El paciente del nuevo estudio (conocido como paciente K1) había perdido la capacidad de caminar y hablar a finales de 2015, según el estudio, publicado el martes (22 de marzo) en la revista Nature Communications . Comenzó a usar un dispositivo de comunicación basado en el seguimiento ocular al año siguiente, pero finalmente ya no pudo fijar su mirada lo suficientemente bien como para usarlo y se limitó a la comunicación de «sí» o «no». Anticipando que probablemente perdería todo el control visual restante en un futuro cercano y pasaría a un estado completamente bloqueado, le pidió a su familia que lo ayudara a encontrar una forma alternativa de comunicarse con ellos.

La familia del paciente K1 contactó a dos de los autores del estudio, el Dr. Niels Birbaumer del Instituto de Psicología Médica y Neurobiología del Comportamiento de la Universidad de Tübingen en Alemania, y el Dr. Ujwal Chaudhary de la organización sin fines de lucro ALS Voice en Mössingen, Alemania. , quien ayudó a configurar al paciente K1 con un sistema de interfaz cerebro-computadora no invasivo que permitió la comunicación con el movimiento ocular restante que tenía. Cuando finalmente perdió también la capacidad de mover los ojos, su equipo implantó el dispositivo de microelectrodos en su cerebro como parte de la interfaz cerebro-computadora.

El sistema funciona mediante el uso de «neurorretroalimentación auditiva», lo que significa que el paciente tenía que «hacer coincidir» la frecuencia de sus ondas cerebrales con un cierto tono, palabra o frase. Hacer coincidir y mantener la frecuencia en un cierto nivel (durante 500 milisegundos) le permitió lograr una respuesta positiva o negativa del sistema.

Como históricamente no ha sido posible la comunicación con los pacientes en un estado completamente bloqueado, el equipo no sabía si el sistema funcionaría o no para el paciente K1. De hecho, «nadie creía que la comunicación fuera posible en un estado completamente bloqueado», dijo Birbaumer a WordsSideKick.com.

Sin embargo, aproximadamente 3 meses después de la cirugía, el paciente K1 pudo usar con éxito la neurorretroalimentación para controlar la interfaz cerebro-computadora. Alrededor de medio mes después, comenzó a seleccionar letras y deletrear palabras y frases, eventualmente incluso agradeciendo a los autores y deletreando, «muchachos, funciona sin esfuerzo».

Según otro miembro del equipo y coautor del estudio, el Dr. Jonas Zimmermann del Centro Wyss de Bioingeniería y Neuroingeniería en Ginebra, Suiza, esto mostró cómo el paciente K1 «pudo usar áreas motoras del cerebro para comunicarse, a pesar de que en realidad no era capaz de moverse en absoluto». Y lo más importante, Chaudhary dijo que el sistema permitió al paciente K1 «dar instrucciones específicas sobre cómo debe ser atendido», restaurando su voz en torno a sus necesidades, deseos y bienestar.

Si bien el paciente K1 pudo usar la interfaz cerebro-computadora basada en neurorretroalimentación para comunicarse con su familia, el sistema no es perfecto. Todavía requiere una supervisión constante, o de lo contrario puede experimentar errores técnicos.

Sin la supervisión del equipo de estudio, Zimmermann dijo que «el sistema podría quedarse atascado en un bucle (rechazando todas las opciones, o seleccionando siempre la primera letra, o simplemente seleccionando letras al azar)». Actualmente, el equipo está trabajando en formas alternativas de abordar este problema, como permitir que el sistema detecte estos fallos de funcionamiento y se apague automáticamente cuando ocurran.

Los autores también notaron que el paciente en este caso se sometió a entrenamiento con un sistema de neurorretroalimentación antes de que perdiera la función muscular completa, por lo que no está claro qué tan bien funcionaría el sistema de interfaz cerebro-computadora si los investigadores hubieran comenzado el entrenamiento cuando el paciente ya estaba en un estado completamente bloqueado.

En el Centro Wyss, Zimmermann dijo que los investigadores también están trabajando en un nuevo sistema totalmente implantable, que no necesita una computadora externa para funcionar, llamado ABILITY. Este sistema, que actualmente se encuentra en verificación preclínica, ayudará a mejorar la usabilidad y facilitará la configuración y el uso del sistema, dijo.

Los investigadores esperan que esta tecnología algún día pueda proporcionar una experiencia mucho mejor para los pacientes en un estado bloqueado y permitir que estos pacientes tengan voz en las decisiones relacionadas con su atención. «Sin embargo, se necesita hacer mucho más trabajo en la tecnología antes de que esté ampliamente disponible», dijo Zimmerman.

Publicado originalmente en Live Science.

https://www.livescience.com/brain-computer-interface-als-communicate