Los cerebros de los primates “sienten” los objetos virtuales

Publicado online el 5 de octubre de 2011 | Nature | doi:10.1038/news.2011.576

Los cerebros de los primates “sienten” los objetos virtuales

Los macacos usan una mano virtual controlada por el cerebro para identificar la textura artificial de los objetos.
Susan Young

[ Los monos han sido capaces de utilizar miembros virtuales para “sentir” objetos virtuales. Katie Zhuang ]

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un implante cerebral que permite a los monos examinar objetos virtuales mediante un brazo virtual controlado por su cerebro. El dispositivo representa el siguiente paso hacia el desarrollo de miembros protésicos o trajes robóticos que permitan a los usuarios interactuar con su mundo sin depender por completo de información visual.

Los investigadores, dirigidos por Miguel Nicolelis de la Universidad Duke en Durham, Carolina del Norte, insertaron electrodos en las cortezas motora y somatosensorial de dos monos. La corteza motora es la región cerebral involucrada en la realización de movimientos voluntarios, mientras que la corteza somatosensorial procesa los datos recibidos de las células del cuerpo que, entre otras experiencias sensoriales, son sensibles al tacto.

Los monos fueron entrenados para usar sólo su cerebro para explorar objetos virtuales en una pantalla de ordenador moviendo la imagen virtual de un brazo. Los electrodos en la corteza motora registraron las intenciones de los monos de moverse y transmitieron esa información al mundo virtual. A medida que la mano virtual pasaba por encima de los objetos en la pantalla, las señales eléctricas se introdujeron en la corteza somatosensorial del animal, proporcionando información “táctil”.

En una tarea que implicaba la elección entre dos objetos visualmente idénticos, los monos eran capaces de distinguir entre un objeto que provocaba una recompensa, asociado con un estímulo eléctrico al “tocarlo”, y un objeto que no producía dicha estimulación eléctrica. Esto demuestra que el cerebro puede descifrar la información sobre el sentido del tacto sin ningún tipo de estimulación de la piel del animal, afirmó Nicolelis. Su equipo ha publicado sus resultados en Nature1.

“No sabemos lo que los animales perciben, pero era una sensación creada artificialmente mediante un vínculo directo entre los dedos virtuales y el cerebro”, declaró.

Comprender la realidad
Según los autores, un importante reto era mantener totalmente separadas la información sensorial y la salida motora, porque los electrodos de registro y estimulación estaban colocados en tejido cerebral conectado. Los investigadores resolvieron el problema alternando entre una situación en la que la interfaz cerebro-máquina-cerebro estimulaba el cerebro y una en la que se registraba actividad de la corteza motora; la mitad de cada 100 milisegundos se dedicaba a uno de estos procesos.

“Esto impone algunas limitaciones al intercambio de información entre las áreas sensoriales y motoras”, afirmó Stefano Panzeri, neurocientífico del Instituto Tecnológico Italiano de Génova, que no participó en este estudio. Puesto que los animales aprenden a usar la información, este experimento demuestra que el cerebro puede intercambiar información incluso bajo estas limitaciones, explicó.

Esta comunicación bidireccional es un paso crítico en el desarrollo de interfaces cerebro-máquina, declaró Rodrigo Quian Quiroga, neurocientífico de la Universidad de Leicester, Reino Unido, quien tampoco participó en el estudio. Las interfaces cerebro-máquina anteriores se basaban en información visual, una situación poco ideal para alguien que trata de utilizar una prótesis robótica, explicó. “Si quieres alcanzar y agarrar un vaso, la información visual no le ayudará –dijo Quian Quiroga–. Es la información sensorial la que te dice si lo ha agarrado bien o si estás a punto de tirarlo.”

La información sensorial será un componente necesario en el objetivo más importante de Nicolelis y del proyecto Walk Again: construir un traje de exoesqueleto que puede restaurar la movilidad de pacientes gravemente paralizados.

“Esto va a ser esencial para la aplicación clínica que queremos crear y probar en los próximos tres años”, dijo Nicolelis. Espera que, con la ayuda de colaboradores en el proyecto Walk Again, se pueda mostrar un traje impulsado por una interfaz cerebro-máquina en la Copa del Mundo 2014 celebrada en Brasil, patria de Nicolelis, con el lanzamiento inicial de un balón por un joven brasileño con cuadriplejía.