Silla de ruedas controlada por el cerebro, devuelve la movilidad a los paralíticos

Las sillas de ruedas con inteligencia artificial ayudan a los paralítico, silla de ruedas conducido por la mente

Conducir una silla de ruedas con la mente puede parecer algo sacado de una película de ciencia ficción. Sin embargo, ya se están utilizando ampliamente, ¡y con éxito! probado.

Los avances en el campo de los ordenadores controlados por el cerebro avanzan a la velocidad del rayo. El resultado es que cada vez hay más dispositivos capaces de “leer la mente” hoy en día. Un regalo del cielo para los paralíticos, pensaba el investigador José Millán. Junto con sus colegas, construyó una silla de ruedas inteligente, controlada por el cerebro, que convierte los pensamientos de los usuarios en órdenes mecánicas. Uno que bien puede hacer la vida de un parapléjico mucho más fácil.

Silla de ruedas con control cerebral

Lo que hace la tecnología de control cerebral es establecer un canal de comunicación entre el cerebro del usuario y un dispositivo externo, en este caso, una silla de ruedas. “Para ello, usamos una tecnología llamada interfaz cerebro-máquina (IMC)”, explica Millán. Se trata de medir y digitalizar determinadas señales cerebrales. A continuación, un ordenador las clasifica y las convierte en acciones. “En nuestro caso, el ordenador intenta averiguar qué órdenes, como girar a la izquierda, a la derecha o en línea recta, quiere enviar el usuario humano a la silla de ruedas”, explica Millán. “Para medir la actividad cerebral, colocamos electrodos en la cabeza de la persona. Un componente clave del IMC es un modelo de aprendizaje automático de las señales cerebrales del usuario responsable de inferir la orden prevista”.

Experimento

Para probar la silla de ruedas controlada por el cerebro, los investigadores reclutaron a tres personas con tetraplejia (parálisis de ambos brazos y piernas). Cada participante recibió clases tres veces por semana, durante dos a cinco meses. Después de colocar los electrodos en la cabeza, se pidió al participante que pensara en la dirección en la que quería que se moviera la silla de ruedas. En concreto, el participante tenía que pensar en mover las dos manos para hacer que la silla de ruedas girara hacia la izquierda y los dos pies para girar hacia la derecha.

Prometedor

Los resultados fueron prometedores tras una sola sesión de entrenamiento. Los tres participantes consiguieron girar la silla de ruedas en la dirección prevista entre el 43 y el 55 % de las veces. En concreto, el participante 1 y el participante 3 fueron como un cohete, logrando una precisión (en la que la respuesta del dispositivo coincidía con el pensamiento del usuario) de entre el 95 y el 98 % al final de sus sesiones de entrenamiento.

Reorganización cortical

En los participantes 1 y 3, a medida que mejoraban su capacidad para controlar la silla de ruedas, los investigadores observaron un claro cambio en los patrones de las ondas cerebrales. “Los escáneres cerebrales mostraron que estos participantes se volvieron cada vez más hábiles para generar un patrón cerebral muy específico para la izquierda y otro patrón específico para la derecha”, dice Millán. “Creemos que, como resultado del proceso de aprendizaje de los participantes, se produjo la llamada “reorganización cortical”. Por cierto, habíamos asumido que esto podía ocurrir. Pero nos sorprendió mucho ver la fuerte correlación de este proceso con el rendimiento del IMC”. En comparación con los participantes 1 y 3, a medida que avanzaba el entrenamiento, el participante 2 no mostró ningún cambio significativo en los patrones de ondas cerebrales. Además, los investigadores observaron que la capacidad de este participante para controlar la silla de ruedas no mejoró con el tiempo. “Esto sugiere que el aprendizaje automático por sí solo es insuficiente para manejar con éxito una silla de ruedas controlada por el cerebro”, concluye Millán. “Para ello, aparentemente se requiere cierta reorganización cortical”.

En resumen, no solo el ordenador debe aprender a procesar adecuadamente las señales del usuario, sino que también debe ocurrir algo en el cerebro del usuario para controlar adecuadamente el ordenador, y, por tanto, la silla de ruedas. “Así que tiene que haber un proceso de aprendizaje mutuo”, argumenta Millán.

Habitación desordenada

Hay que reconocer que esto lleva tiempo. Pero cuando tiene éxito, los resultados son impresionantes. Al final de las sesiones de formación, se pidió a todos los participantes que condujeran su silla de ruedas por una sala desordenada. Tuvieron que sortear obstáculos, como un tabique y camas de hospital, para simular un entorno real. ¿Y qué resultó? Tanto el participante 1 como el participante 3 consiguieron navegar con éxito con su silla de ruedas controlada por el cerebro a través de esta sala desordenada. Millán está orgulloso. “Esta no es una tarea cotidiana”, dice. “Sin embargo, se las arreglaron para pasar los obstáculos con su silla de ruedas”. Lamentablemente, el participante 2 no consiguió completar la tarea. A pesar de ello, este participante también realizó una gran actuación, cree Millán. “El participante 2 también mostró un buen control de la silla de ruedas”, dice. “Tal vez no tan bueno como los otros dos participantes, pero bueno de todos modos”.

Se requiere mucha práctica 

El estudio, publicado en la revista iScience, demuestra que los dispositivos controlados por el cerebro requieren una práctica prolongada. No es tan sencillo como la mayoría podría pensar. “Aunque el participante 1 tuvo un rendimiento excepcional al final, también tuvo problemas en los primeros entrenamientos”, dice Millán. Pero si las personas paralizadas están dispuestas a hacer ejercicio, sin duda se les recompensa por ello. Al fin y al cabo, una silla de ruedas controlada por el cerebro les devuelve no solo su movilidad y destreza, sino también su autonomía.

En una investigación posterior, los investigadores planean perfeccionar el proceso de aprendizaje en particular. “Nuestros algoritmos actuales permiten a las personas paralizadas navegar por una habitación desordenada de forma segura y razonablemente eficiente”, dice Millán. “Así que ahora queremos centrarnos más en los participantes y averiguar cómo formarlos mejor y más rápido. Nuestro objetivo es conseguir que todos los parapléjicos puedan manejar una silla de ruedas controlada por el cerebro lo mejor posible”.

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