Palabra Pública N°28 2023 - Universidad de Chile

COLUMNA El cerebro y la máquina La tecnología ha llegado tan lejos, que hoy es posible que una persona que ha perdido capacidad de movimiento pueda recuperarla gracias a las interfaces cerebro-máquina (ICM). Se trata de sistemas que conectan este órgano con dispositivos externos, como es el caso de un brazo robótico. Sin embargo, su complejidad desafía cualquier algoritmo. Por ello no es coincidencia que la única forma de replicar algunas de sus habilidades sea recurriendo a arquitecturas basadas en él mismo. POR RÓMULO FUENTES FLORES D esde una perspectiva evolutiva, la posesión de un cerebro y un sistema nervioso está correlacionada con una sola cosa: la habili- dad de interactuar rápidamente, en la escala de milisegundos, con un entorno siempre cambiante. Esta interacción se logra, aunque no de ma- nera exclusiva, mediante el movimiento del cuerpo. Di- cho de otra manera, la función o habilidad intrínseca y primordial de cualquier cerebro es generar movimientos coordinados del cuerpo en fracciones de segundo. Como contraejemplo, podemos citar a las especies vegetales, que si bien están maravillosamente adaptadas a múltiples en- tornos y son muy exitosas en términos evolutivos, carecen de cerebros como los de los animales y, por lo tanto, no tienen la capacidad de moverse, al menos de forma rápi- da. Si aún cuestiona este argumento, solo compare sus habilidades para el baile con las de una lechuga. Desde la humilde lamprea —el vertebrado más pri- mitivo, de cuerpo cilíndrico sin extremidades y boca re- donda llena de dientes— hasta el humano, el diseño ge- neral del sistema nervioso es el mismo, y está establecido en torno al control de los músculos para la generación de movimientos. El primer nivel de control se encuen- tra en la médula espinal y el tronco encefálico, que se conectan directamente a los músculos y son capaces de generar por sí solos los patrones básicos de la mayoría de nuestras acciones diarias: respirar, mantener la postura, masticar, tragar, caminar, trotar, correr. Estas acciones se denominan programas motores, y se caracterizan por ser estereotipadas (todos caminamos más o menos igual) y presentar movimientos alternados (alternancia de las extremidades al caminar) y rítmicos. El segundo nivel de control está en agrupaciones de neuronas que se encuentran bajo la corteza del cerebro, conocidas como ganglios o núcleos basales, los que son responsables de seleccionar qué programas motores de- ben estar activos y cuáles no en un momento dado. Esta selección se realiza con base en la información senso- rial, y en el caso de los animales cuyo cerebro posee una corteza, también con la información proveniente de la “voluntad” o decisiones del sujeto. El tercer y último nivel de control se encuentra en la corteza cerebral, cuyas neuronas pueden dar órdenes directamente a los dos primeros niveles de control y a los músculos. El componente sensorial es inseparable del con- trol motor, donde cada nivel de control recibe abundante información de los sistemas sensoriales para moldear la respuesta motora. El tercer nivel de control basado en la corteza nos permite enriquecer nuestro repertorio motor, modulando o agregando movimientos adicionales sobre los programas motores básicos. Así podemos construir una casa, operar una herramienta, bailar, jugar futbol, usar un celular, hablar, tocar un instrumento, o cantar. Como es de esperar de un órgano que controla el movimiento, las lesiones cerebrales frecuentemente conducen a trastornos motores, que pueden ir desde un temblor hasta la incapacidad total de moverse. Una aproximación terapéutica que ha cobrado protagonismo en las últimas décadas, en paralelo con los avances de la tecnología digital, es el desarrollo de las denominadas interfaces cerebro-computador o interfaces cerebro-má- quina (ICM). Como su nombre lo indica, las ICM son sistemas que conectan directamente el cerebro con dis- positivos externos, sin pasar por las vías habituales de comunicación del cerebro que son nuestros sentidos y músculos. Los componentes de cualquier sistema ICM son tres: sensores que captan la señal de origen cerebral, un algoritmo que interpreta la señal y la transforma en 28