noviembre 28, 2022

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Inicialmente, los implantes cerebrales permiten que una persona con parálisis completa aclare sus pensamientos: “Amo a mi maravilloso hijo”. | saber

En sus etapas finales, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) puede conducir a un aislamiento severo. Las personas pierden el control de sus músculos y la comunicación puede volverse imposible. Pero con la ayuda de un dispositivo implantado que lee las señales de su cerebro, un hombre se encuentra en este estado «completamente cerrado». Puede elegir letras y formar oraciones.informan los investigadores esta semana.

dice Mariska Vansteensel, investigadora de interfaces informáticas y cerebro en el Centro Médico Universitario de Utrecht, que no participó en el estudio, que se publica en Comunicaciones de la naturaleza. Si el nuevo sistema de hechizos resulta confiable para todas las personas encarceladas, y si puede hacerse más eficiente y asequible, podría permitir que miles de personas se vuelvan a conectar con sus familias y equipos de atención, dice Reinhold Scherer, ingeniero neurológico de la Universidad de Essex. .

La esclerosis lateral amiotrófica daña los nervios que controlan el movimiento y la mayoría de los pacientes mueren dentro de los 5 años posteriores al diagnóstico. Cuando una persona con esclerosis lateral amiotrófica no puede hablar, puede usar una cámara de seguimiento ocular para identificar caracteres en una pantalla. Más adelante en la progresión de la enfermedad, pueden responder preguntas de sí o no con movimientos oculares sutiles. Pero si alguien elige extender su vida con un ventilador, puede pasar meses o años pudiendo escuchar sin comunicarse.

En 2016, el equipo de Vansteensel informó que una mujer había ALS puede deletrear oraciones usando un implante cerebral Lo que reveló intentos de mover su mano. Pero esta persona todavía tenía poco control sobre algunos de los músculos de los ojos y la boca. No estaba claro si un cerebro que había perdido todo el control del cuerpo podría enviar señales de movimientos intencionales suficientes para permitir una comunicación significativa.

El nuevo participante del estudio, un hombre con esclerosis lateral amiotrófica que ahora tiene 36 años, comenzó a trabajar con un equipo de investigación en la Universidad de Tübingen en 2018, donde aún podía mover los ojos. Le dijo al equipo que quería un trasplante quirúrgico en un esfuerzo por mantener el contacto con su familia, incluido su hijo pequeño. Su esposa y su hermana dieron su consentimiento por escrito para la cirugía.

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La aprobación de este tipo de estudio conlleva desafíos éticos, dice Eran Klein, neurólogo y neuroético de la Universidad de Washington, Seattle. Este hombre no pudo cambiar de opinión o retirarse durante el período posterior a su último contacto de movimiento ocular.

Los investigadores insertaron dos conjuntos de electrodos cuadrados, de 3,2 mm de ancho, en la parte del cerebro que controla el movimiento. Cuando le pidieron al hombre que tratara de mover las manos, los pies, la cabeza y los ojos, las señales nerviosas no fueron lo suficientemente consistentes como para responder preguntas de sí o no, dice Ujwal Choudhury, ingeniero biomédico y neurotecnólogo de la organización sin fines de lucro alemana ALS Voice.

Después de casi 3 meses de esfuerzos infructuosos, el equipo intentó la neurorretroalimentación, en la que una persona intenta modular las señales de su cerebro mientras obtiene una medición en tiempo real de qué tan bien lo está haciendo. El tono audible se hizo más alto a medida que se aceleraba el disparo eléctrico de las neuronas cerca del implante, y más bajo a medida que se ralentizaba. Los investigadores le pidieron al participante que cambiara este campo de juego usando cualquier estrategia. El primer día, puede mover el campo, y para el día 12, puede emparejarlo con el campo objetivo. «Era como música para el oído», recuerda Choudhury. Los investigadores ajustaron el sistema buscando las neuronas más receptivas y determinando cómo cambiaba cada una con los esfuerzos de los participantes.

Al presionar el tono alto o bajo, el hombre puede indicar «sí» y «no» a grupos de letras y luego a letras individuales. Después de aproximadamente 3 semanas con el sistema, produjo una oración clara: pidió a los cuidadores que cambiaran su estado. Al año siguiente, publicó docenas de oraciones a un ritmo agotador de aproximadamente un carácter por minuto: «Goulash y sopa de guisantes dulces». «Me gustaría escuchar el álbum de Tool en voz alta». «Amo a mi maravilloso hijo».

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Al final explicó al equipo que ajustó el tono intentando mover los ojos. Pero no siempre tuvo éxito. Solo en 107 de los 135 días informados en el estudio pudo coincidir con una secuencia de tonos objetivo con un 80% de precisión, y solo en 44 de esos 107 pudo producir una oración clara.

«Solo podemos especular» sobre lo que sucedió los otros días, dice Vansteensel. Quizás el participante estaba dormido o simplemente no estaba de humor. Quizás la señal del cerebro era demasiado débil o variable para configurar de manera óptima el sistema de decodificación de la computadora, lo que requeriría una calibración diaria. Las neuronas relacionadas pueden haber entrado y salido de los electrodos, señala el coautor Jonas Zimmermann, neurocientífico del Centro Wyss de Bioingeniería y Neurociencia.

Sin embargo, el estudio muestra que es posible mantener la comunicación con una persona cuando está confinada adaptando una interfaz a sus habilidades, dice Melanie Fred Okin, quien estudia la interfaz cerebro-computadora en la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón. «tan frío.» Pero señaló que se diseñaron, probaron y mantuvieron cientos de relojes para el sistema personalizado. «Estamos muy lejos de poner esto en un estado de tecnología de asistencia que una familia pueda comprar».

Klein dice que la manifestación también plantea cuestiones éticas. Señala que hablar sobre las preferencias de atención al final de la vida ya es bastante difícil para las personas que pueden hablar. «¿Puedes tener una de esas conversaciones realmente complicadas con uno de estos dispositivos que solo te permite decir tres oraciones al día? Definitivamente no quieres malinterpretar una palabra aquí o una palabra allá». Zimmerman dice que el equipo de investigación estipuló que la atención médica del participante no debería depender de la interfaz. «Si la salida del verificador fuera, ‘Desconecto mi ventilador’, no lo haríamos». Pero agrega que corresponde a los familiares interpretar los deseos del paciente como mejor les parezca.

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La Fundación Choudhury busca financiación para dar implantes similares a muchas personas con ELA. Estima que el sistema costará aproximadamente $500,000 durante los dos primeros años. Mientras tanto, Zimmermann y sus colegas están trabajando para desarrollar un dispositivo de procesamiento de señales que se conecta a la cabeza a través de imanes en lugar de fijarse a través de la piel, lo que conlleva un riesgo de infección.

Hasta ahora, los dispositivos que leen señales desde fuera del cráneo no han permitido el hechizo. En 2017, el equipo lo dijo. Puede clasificar con precisión el 70 % de las respuestas de sí o no del cerebro de un participante completamente cerrado utilizando una técnica no invasiva llamada espectroscopia infrarroja funcional (fNIRS). Dos de los coautores del nuevo estudio, Chowdhury y el neurocientífico Niels Bierbaumer de la Universidad de Tübingen, formaron parte de ese equipo. Pero otros investigadores han expresado su preocupación por el análisis estadístico del estudio. Dos investigaciones encontraron mala conducta en 2019 y se retiraron dos documentos. Choudhury dice que los autores han demandado para impugnar los hallazgos de mala conducta. Shearer, que se mostró escéptico sobre el estudio fNIRS, dice que los resultados con el dispositivo gaseoso son «ciertamente más seguros».

Los investigadores del Centro Wyss continúan trabajando con el participante en este estudio, pero su capacidad de ortografía se desvaneció y ahora suele responder preguntas de sí o no, dice Zimmerman. El tejido cicatricial alrededor del implante es el culpable, dice, en parte porque bloquea las señales nerviosas. Los factores cognitivos también pueden desempeñar un papel: el cerebro de un participante puede perder la capacidad de controlar un dispositivo después de años de no poder influir en su entorno. Zimmerman dice que el equipo de investigación se ha comprometido a mantener el dispositivo mientras se siga utilizando. «Hay una gran responsabilidad. Somos plenamente conscientes de eso».