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Interfaz cerebro-computadora permite comunicarse a pacientes inmovilizados
Martes, Noviembre 15, 2016 - 08:13

El sistema, probado en una mujer con esclerosis lateral amiotrófica, le permite comunicarse detectando señales de su cerebro, a pesar de no poder mover su cuerpo.

Reuters. Médicos de los Países Bajos dicen que han probado con éxito una interfaz implantable computadora-cerebro que permitió a la mente de un paciente "bloqueado" deletrear mensajes a razón de dos letras por minuto.

El sistema fue probado en una mujer de 58 años de edad en las últimas etapas de la esclerosis lateral amiotrófica, o ELA. Incapaz de hablar o mover sus músculos, tuvo que identificar las letras imaginando que estaba moviendo su mano derecha. Anteriormente, su único método para comunicarse era a través de los movimientos de los ojos y parpadeos.

"Hemos construido un sistema que es confiable y autónomo que funciona en casa sin ninguna ayuda adicional. No hay un único sistema que incluso se acerca a esto", dijo el autor principal Nick Ramsey del Centro del Cerebro Rudolf Magnus en el Centro Médico de la Universidad de Utrecht Reuters Health por teléfono.

Vikash Gilja, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de California en San Diego, que no estaba relacionado con la investigación, dijo que el sistema utilizado por el equipo de Ramsey "no empuja la dotación de rendimiento, pero ese no era el propósito del estudio. La noticia aquí es que han desarrollado un sistema que se adapta a un individuo durante un largo período de tiempo y que el individuo fue capaz de utilizar por su cuenta sin un gran apoyo técnico”.

"Esos son logros importantes", dijo a Reuters Health por teléfono. "Nos lleva un gran paso más cerca de la traducción clínica real a escala mundial de una interfaz cerebro-máquina implantada".

La esperanza es que tales sistemas puedan eventualmente ayudar a otros que no pueden moverse, pero cuyos cerebros son todavía capaces de pensar y comunicarse, como algunas víctimas de accidente cerebrovascular.

La nueva investigación, presentada el 12 de noviembre en la reunión anual de la Sociedad para la Neurociencia en San Diego y publicado en línea por el New England Journal of Medicine, fue un intento de encontrar un método que podría utilizarse continuamente en casa sin molestias ni desfiguración.

La detección de las señales cerebrales puede ser un desafío, porque el cerebro genera mucho ruido eléctrico, y la detección de las señales importantes puede ser un desafío.

En este caso, se colocaron cuatro tiras sensores para detectar las descargas de la corteza sobre la región de la mano de la corteza motora izquierda del cerebro. La cirugía se realizó a través de cuatro orificios perforados en el cráneo. Cada tira tenía cuatro electrodos. Los cables fueron atornillados debajo de la piel a un amplificador y un transmisor anclados en el pecho de la mujer. Una antena colocada fuera del cuerpo cerca del transmisor recogió las señales y las llevó al ordenador. La colocación del equipo implantado requirió dos cirugías que duraron un total de poco menos de ocho horas.

Las pruebas se realizaron durante 28 semanas. Los investigadores entonces se trasladaron a un período de entrenamiento donde, por ejemplo, la mujer intentó golpear un blanco en una pantalla de vídeo pensando en mover y relajar su mano. También hubo una tarea clave donde la mujer trató de lograr el equivalente de hacer clic en un botón del ratón tratando de mover su mano durante aproximadamente 1 segundo.

Cuando llegó el momento de deletrear las palabras, las letras se resaltarían en una pantalla de computadora y la mujer trataría de "hacer clic" en la que ella quería.

Los investigadores tardaron varios meses en refinar sus algoritmos para inhibir los clics cerebrales no deseados. Los resultados del rastreo ocular fueron usados para confirmar lo que el voluntario escribía.

Inicialmente, la mujer necesitaba 52 segundos para identificar una letra. "El tiempo requerido cayó a 33 segundos por letra cuando se usó la predicción de palabras", informaron los investigadores. A veces, puede hacer hasta cuatro letras por minuto.

"La velocidad no es tan importante, es la certeza con la que usted puede expresarse", dijo Ramsey, quien explicó que la mujer ha llegado a confiar en el sistema cuando sale al aire libre, donde su equipo de seguimiento ocular no siempre funciona.

Puede deletrear palabras directamente sin ayuda y le da la capacidad de alertar a su cuidador de que necesita ayuda sin depender de que el cuidador note sus movimientos oculares. Tales llamadas de ayuda pueden ser críticas si su ventilador deja de funcionar correctamente o la saliva se está acumulando.

"Este es un avance significativo en nuestro campo", dijo a Reuters Health, Jonathan Brumberg, profesor asistente de audición de habla y lenguaje en la Universidad de Kansas, que no estaba relacionado con el trabajo. "Tiene ventajas significativas porque el paciente podría usar el dispositivo al aire libre y con una dependencia mínima de otros para configurar el dispositivo".

La técnica plantea riesgos porque requiere cirugía. En el caso de esta mujer, los efectos secundarios incluyeron una breve hospitalización por fiebre posquirúrgica, que cayó rápidamente sin tratamiento. Tuvo también una sensación de entumecimiento en la piel alrededor de la oreja izquierda y un mayor cansancio que también se resolvió sin terapia.

Medtronic, con sede en Dublín, desarrolló el implante y el equipo asociado, y contribuyó con dinero a la agencia gubernamental holandesa que pagó la investigación. Uno de los autores es un empleado de Medtronic que ayudó a desarrollar el sistema.

"Mediante el uso / modificación de hardware existente, el costo de futuros dispositivos puede ser inferior a aquellos con hardware totalmente personalizado", dijo Brumberg. "Además, el uso de soluciones comerciales existentes significa que los cirujanos probablemente estarán familiarizados con los componentes y ya han desarrollado procedimientos apropiados para su uso".

Ramsey aseveró que el siguiente paso es agilizar el proceso y probar el sistema en dos pacientes más antes de emprender un ensayo a gran escala.

"Pienso en ello como un logro que pone los implantes (interfaz cerebro-computadora) en el mapa y nos permite desarrollar dispositivos más sofisticados", dijo.

Finalmente. Gilja dijo que tales dispositivos ya están en desarrollo, incluyendo implantes que tienen 100 electrodos en un parche de 4 milímetros cuadrados. En vez de sentarse en la superficie del cerebro, los electrodos penetran un milímetro más o menos en el tejido cerebral.