Los investigadores de UC San Francisco han permitido a un hombre paralizado para controlar un brazo robótico a través de un dispositivo que transmite las señales de su cerebro a una computadora.
Pudo comprender, mover y soltar objetos simplemente imaginándose a sí mismo realizando las acciones.
El dispositivo, conocido como una interfaz de computadora cerebral (BCI), funcionó durante un récord de 7 meses sin necesidad de ser ajustado. Hasta ahora, tales dispositivos solo han funcionado por un día o dos.
El BCI se basa en un modelo de IA que puede ajustarse a los pequeños cambios que tienen lugar en el cerebro a medida que una persona repite un movimiento, o en este caso, un movimiento imaginado, y aprende a hacerlo de una manera más refinada.
«Esta combinación de aprendizaje entre humanos y IA es la siguiente fase para estas interfaces de computadora cerebral», dijo el neurólogo Karunesh Ganguly, MD, PhD, profesor de neurología y miembro del Instituto de Neurociencias de UCSF Weill. «Es lo que necesitamos para lograr una función sofisticada y realista».
El estudio, que fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, aparece el 6 de marzo en Celúla.
La clave fue el descubrimiento de cómo la actividad cambia en el cerebro día a día como participante del estudio imaginó repetidamente haciendo movimientos específicos. Una vez que la IA fue programada para tener en cuenta esos turnos, funcionó durante meses a la vez.
Ubicación, ubicación, ubicación
Ganguly estudió cómo los patrones de actividad cerebral en animales representan movimientos específicos y vieron que estas representaciones cambiaron el día a día a medida que el animal aprendía. Sospechaba que sucedía lo mismo en los humanos, y esa fue la razón por la cual sus BCI perdieron tan rápidamente la capacidad de reconocer estos patrones.
Ganguly y el investigador de neurología Nikhilesh Natraj, PhD, trabajaron con un participante del estudio que había sido paralizado por un derrame cerebral años antes. No podía hablar ni moverse.
Tenía pequeños sensores implantados en la superficie de su cerebro que podía recoger la actividad cerebral cuando imaginaba que se movía.
Para ver si sus patrones cerebrales cambiaron con el tiempo, Ganguly le pidió al participante que imaginara mover diferentes partes de su cuerpo, como sus manos, pies o cabeza.
Aunque en realidad no podía moverse, el cerebro del participante aún podría producir las señales para un movimiento cuando se imaginó haciéndolo. El BCI registró las representaciones del cerebro de estos movimientos a través de los sensores en su cerebro.
El equipo de Ganguly descubrió que la forma de las representaciones en el cerebro permaneció igual, pero sus ubicaciones cambiaron ligeramente de día a día.
De virtual a realidad
Ganguly luego le pidió al participante que se imaginara haciendo movimientos simples con sus dedos, manos o pulgares en el transcurso de dos semanas, mientras que los sensores registraron su actividad cerebral para entrenar a la IA.
Luego, el participante trató de controlar un brazo y mano robóticos. Pero los movimientos aún no eran muy precisos.
Entonces, Ganguly tenía la práctica de los participantes en un brazo de robot virtual que le dio comentarios sobre la precisión de sus visualizaciones. Finalmente, consiguió el brazo virtual para hacer lo que quería que hiciera.
Una vez que el participante comenzó a practicar con el Real Robot Arm, solo le tomó algunas sesiones de práctica transferir sus habilidades al mundo real.
Podía hacer que el brazo robótico recogiera bloques, girarlos y moverlos a nuevas ubicaciones. Incluso pudo abrir un gabinete, sacar una taza y sostenerla en un dispensador de agua.
Meses después, el participante aún pudo controlar el brazo robótico después de un «ajuste» de 15 minutos para ajustar cómo se habían desviado sus representaciones de movimiento desde que había comenzado a usar el dispositivo.
Ganguly ahora está refinando los modelos de IA para hacer que el brazo robótico se mueva más rápido y sin problemas, y planeando probar el BCI en un entorno doméstico.
Para las personas con parálisis, la capacidad de alimentarse o tomar un trago de agua cambiaría la vida.
Ganguly piensa que esto está al alcance.
«Estoy muy seguro de que hemos aprendido cómo construir el sistema ahora y que podemos hacer que esto funcione», dijo.
