Una breve historia

Lo creas o no, a pesar de lo futuristas y de ciencia ficción que puedan parecer, las BCI han existido por un tiempo. La actividad eléctrica del cerebro humano se registró por primera vez después de que Hans Berger desarrollara el primer electroencefalograma (EEG) allá por 1924. Él y otros investigadores pasaron las siguientes décadas haciendo descubrimientos fundamentales en neurociencia, siendo el más notable para las BCI el descubrimiento del onda alfa. Luego, en 1965, el compositor estadounidense Alvin Lucier construyó una de las primeras "interfaces cerebro-computadora" para su pieza Music for Solo Performer.. Conectó parlantes a varios instrumentos de percusión y usó un EEG y hardware de procesamiento de señales para que las ondas alfa del usuario "toquen" los instrumentos. El primer BCI convencional (un sistema que controla una computadora) producido fue por Jacques Vidal, profesor de UCLA. Él acuñó el término y propuso el "desafío BCI" (controlar objetos externos usando señales cerebrales) en su artículo de 1973 Hacia la comunicación directa entre el cerebro y la computadora y luego construyó un BCI basado en EEG para controlar un cursor en una pantalla de computadora.

BCI invasivas

Si bien la mayor parte del trabajo inicial sobre BCI se realizó con EEG y otros métodos no invasivos, los investigadores rápidamente comenzaron a experimentar con métodos invasivos. Al colocar electrodos dentro del cerebro en lugar de en la cabeza, el dispositivo puede leer la señal mucho más claramente (menos ruido) y con mucha más precisión (mayor resolución espacial). Los métodos no invasivos solo pueden apuntar a áreas generales del cerebro en las que se colocan, y la señal que leen es una mezcla de la actividad de las neuronas cercanas. Los métodos invasivos, por otro lado, pueden dirigirse a grupos específicos de neuronas o incluso a las propias neuronas individuales.

Una de las primeras aplicaciones invasivas de BCI fue un sistema de visión artificial para la ceguera no congénita (no de nacimiento), cuyo pionero fue William Dobelle. Su primer prototipo, una matriz de 68 electrodos, se implantó en la corteza visual de un paciente en 1978. Junto con cámaras montadas en anteojos, este sistema permitió al paciente ver contornos y sombras de gris en un pequeño campo de visión. Dobelle construyó una segunda versión más poderosa del dispositivo y luego restauró la visión limitada en 16 pacientes. Como testimonio del nivel de logro, el primero en recibir este implante de segunda generación, Jens Naumann, pudo conducir lentamente por un estacionamiento inmediatamente después de recibir el implante. Desafortunadamente, Dobelle murió antes de que su trabajo fuera debidamente documentado y sin nadie vivo que pudiera mantener los dispositivos.

Más recientemente, las BCI se han convertido en el centro de atención luego de las impresionantes demostraciones de Neuralink y las nobles promesas de Elon Musk para la tecnología. Cabe señalar que hay bastantes otras empresas y laboratorios de investigación que trabajan en BCI invasivos comerciales, algunos de los cuales parecen estar muy por delante de Neuralink (aunque se están poniendo al día rápidamente). Si bien Neuralink todavía está esperando la aprobación de la FDA para las pruebas en humanos (en el "Show and Tell" de Neuralink de noviembre de 2022, Elon declaró que esperan ser aprobados dentro de los próximos 6 meses), Synchron fue la primera compañía en ser aprobada en julio de 2021. Eso es dijo, Neuralink todavía tiene, con mucho, las demostraciones más impresionantes, que muestran monos que realizan una variedad de tareas de control y reaccionan a estímulos visuales artificiales, todo a través del mismo dispositivo.

Aplicaciones

Las pocas aplicaciones discutidas hasta ahora son solo la punta del iceberg. En su forma actual y en el futuro cercano, las BCI pueden proporcionar terapias y soluciones para una miríada de problemas médicos. Las principales aplicaciones actuales son la restauración de la visión, la restauración del movimiento o el control de prótesis robóticas, y la comunicación a través de la escritura virtual y el control de cursores.

En el futuro, estos dispositivos podrán llevar cada una de las aplicaciones actuales mucho más lejos, expandirse a otras aplicaciones médicas y, eventualmente, tal vez incluso usarse para aumentar los consumidores. Con dispositivos de mayor ancho de banda como Neuralink, debería ser posible la restauración completa de la visión en cualquier persona. Se fabricarán mejores prótesis robóticas, y las BCI pueden incluso actuar como una "derivación neural" para restaurar el movimiento en algunos casos de parálisis. La comunicación a través de BCI seguirá mejorando a medida que se recopilen más datos, lo que permitirá que modelos de IA más sofisticados aprendan a interpretar, codificar y transmitir nuestros pensamientos [1]. Más allá de las aplicaciones actuales, los investigadores y las empresas han estado investigando la viabilidad del uso de BCI para diagnosticar y tratar diversos trastornos neurológicos y enfermedades mentales.

Una aplicación no médica actual para BCI también está comenzando a tomar forma: los controladores de juegos. Ya hay algunas empresas que desarrollan BCI no invasivas basadas en EEG para jugar videojuegos, incluidas algunas que las construyen en auriculares VR. Si bien aún se encuentra en sus primeras etapas como aplicación, existe un caso muy sólido para que esta tecnología genere un nuevo medio de juego y narración de historias increíblemente inmersivo. También hace posible que aquellos que no pueden usar los controladores existentes disfruten de los videojuegos.

Finalmente, mucho más adelante, las BCI pueden incluso estar disponibles para los consumidores. Si bien este es ciertamente un tema controvertido y éticamente complejo al considerar el precio y la disponibilidad, la seguridad y las implicaciones filosóficas, es divertido especular sobre los superpoderes que podrían brindarnos los BCI. Imagínese no necesitar nunca más un teléfono o una computadora, con una BCI podría enviar un pensamiento a un amigo en lugar de un mensaje de texto, guardar recuerdos en lugar de imágenes o videos, descargar información en lugar de incontables horas de investigación, ¡y mucho más!

[1] Una ilustración de lo que me refiero es un estudio reciente de Stanford (mayo de 2021) donde los investigadores pudieron mejorar drásticamente las palabras por minuto de un paciente. En lugar de escribir controlando un cursor en un teclado virtual como es el enfoque estándar, hicieron que el participante imaginara escribir las letras y entrenaron una red neuronal artificial para decodificar la actividad neuronal correspondiente en las palabras. Neuralink luego mostró una demostración similar con sus monos en su evento Show and Tell 2022. A medida que se recopilen más datos, creo que las ANN podrán decodificar pensando en la palabra o la oración o en la idea misma.

Este artículo fue escrito para QMIND, la comunidad de estudiantes universitarios más grande de Canadá para líderes en tecnología disruptiva.