Diario de Navarra

Cuanto más practicamos algo, mejor responde nuestro cerebro. Recuerde la primera vez que intentó encestar en una canasta de baloncesto o completar un sudoku. Casi seguro que fue un cierto desastre. Pero con la práctica aprendemos a calcular la distancia, ajustamos el movimiento de nuestras manos, perfilamos nuestra postura y precisamos la fuerza y la distancia que damos al balón. O, en el otro caso, el entrenamiento mejora nuestra capacidad de manejar números, acelera nuestras operaciones matemáticas y nos facilita poner la cifra correcta en cada casilla. El entrenamiento cambia nuestro cerebro, que destaca por su plasticidad: se modifica en función de lo que hacemos. Cuanto más trabajamos algo, más intrincados y densos se hacen los circuitos neuronales que gobiernan ese algo. Y al revés, cuanto menos practicamos, menos se refuerzan esas conexiones. Si esa plasticidad no es un fenómeno suficientemente fascinante, lo es aún más saber que ese entrenamiento también es eficaz para aquellas personas que no pueden moverse. Solo pensar en trasladarse también modifica el cerebro, como lo hace el entrenamiento físico. Y lo hace muy rápido. Es lo que, a grandes rasgos, ha determinado una investigación en la que ha participado la doctora ingeniera de la UPNA y de Navarrabiomed Carmen Vidaurre Arbizu (Pamplona, 1976) y que apareció en un articulo que publicó junto a expertos del Institute Max Plank for Human Cognitive and Brain Sciences (Ciencia del Cerebro y la Cognición Humana) y de la Universidad Técnica de Berlín en la revista The Journal of Physiology. ELECTROENCEFALOGRAMAS Carmen Vidaurre trabaja en lo que se denominan las interfaces cerebrales, una tecnología que intenta saber qué ocurre en nuestro cerebro, traducirlo y conseguir incluso, con el paso intermedio de un ordenador, hacer algo que de otra manera no podría. Es más, y es lo que investiga la pamplonesa, esa técnica se utiliza como modo para rehabilitar a enfermos con problemas neurológicos, como quienes han perdido la movilidad a causa por ejemplo de un ictus. La base de esta tecnología es antigua, el electroencefalograma, una técnica que arrancó en las primeras décadas del siglo XX. Todos la hemos visto, bien en centros médicos bien en el cine o la televisión. Son esas pantallas llenas de líneas que suben y bajan, que dibujan crestas y valles, y que reflejan la actividad de nuestro cerebro. “En sanidad se utilizan para la esclerosis múltiple o para la epilepsia. Nosotros los utilizamos para intentar saber lo que una persona está pensando en cada momento”. Básicamente se trata de una técnica no invasiva que trata de captar con unos electrodos en el cuero cabelludo señales que se forman en nuestro cerebro, ondas de muy baja amplitud que generan nuestras neuronas al mandar sus impulsos eléctricos. Los científicos estudian sus frecuencias para tratar de averiguar, entre otras cosas, su origen o su función. “Ocurre que señales que se originan en distintas zonas del cerebro se pueden sentir en la misma localización a la vez, y con la misma amplitud. Es un problema”, dice Carmen Vidaurre para ejemplificar las dificultades que siempre tiene tratar de averiguar lo que ocurre en un cerebro. No son las únicas dificultades. “Llevo toda la vida dedicada a encontrar fórmulas matemáticas para que las interfaces cerebrales funcionen para el mayor número de personas posible”, dice esta ingeniera en Telecomunicación. “Siempre se ha pensado en usar interfaces cerebrales para ayudar a los pacientes, pero los pacientes no tienen un cerebro medio, tienen el suyo y está alterado por su enfermedad. Por eso tienen más problemas que las personas cuyo cerebro está sano para que las interfaces funcionen”. Los científicos han logrado que la interpretación de las ondas cerebrales sea bastante correcto para la mayoría de los casos, más o menos en el 60%, pero hay un 20% para las que “funcionan medianamente y otro 20% en los que no funcionan”, dice Vidaurre. Y en este porcentaje están en buena medida aquellos para quienes más útiles podrían ser estas herramientas. “Hemos intentado hacer algoritmos que se adaptan a estas personas mientras están pensando, y es algo que mejora los resultados”. PENSAR EL MOVIMIENTO Entre las interfaces que se han ideado, entre otras, las hay que se basan en movimientos inducidos, que hacen pensar en moverse al paciente que no lo puede. Igual que cuando uno entrena un movimiento refuerza las conexiones entre su cerebro y su brazo, por ejemplo, lo que se intenta es que los paciente que no pueden moverlo sí puedan entrenarse con solo pensar que se mueven. Los científicos confían en que así el enlace entre la extremidad que no funciona y el cerebro. Es la llamada conectividad funcional, “crear un enlace, volver a generar patrones de movimiento que antes existían y que igual han desaparecido”. Claro que es más fácil decirlo que hacerlo. Una de las dudas es si esos ejercicios, ese pensar en un movimiento y que el ordenador te responde, tienen efectivamente efectos en la zona del cerebro que interesa. “Es decir, si hacemos un experimento con una interfaz que te diga que muevas la mano izquierda, hay que ver si la que sufre cambios es la zona del cerebro que gobierna la mano izquierda, y no otra”. Eso fue lo que trató de demostrar el experimento que Vidaurre hizo con sus colegas alemanes. En concreto, el estudio examinó la influencia de dos tipos diferentes de interfaces en el cerebro de participantes. Unos debían imaginar que estaban moviendo sus brazos o pies, una tarea que requería el uso de la corteza motora del cerebro. Los otros debían reconocer y seleccionar letras en una pantalla, una tarea asignada al centro visual del cerebro. No terminaba ahí su tarea. “Ambos grupos hacían también tareas motoras pero sin realimentación”, es decir sin interfaz por medio, dentro de una resonancia magnética. “Imaginaban movimientos sin poder observar en una pantalla de ordenador el resultado de la descodificación de sus pensamientos”. Después pasaban al laboratorio, de nuevo con la interfaz, y daban respuestas visuales a estímulos externos e infrecuentes. Vidaurre señala que en una interfaz “las tareas de imaginación de movimiento son mucho más difíciles de realizar. No es común pensar en moverse sin moverse. En estas tareas se observa en general una mejora en el rendimiento con la práctica. Es algo parecido a tirar a canasta. Cuando diseñamos el estudio, pensamos que la interfaz iba a cambiar el cerebro del grupo motor, por el esfuerzo que requiere la tarea. La sorpresa fue que también el cerebro del grupo visual había cambiado. Y además los cambios eran espacialmente específicos (dependían de la tarea que se les mandaba)”. Los científicos vieron en cambio que, “a pesar de hacer la tarea motora sin realimentación, en el grupo visual no hubo cambios motores”. Eso puede significar, “aunque falta mayor evidencia para demostrarlo”, que los cambios en el cerebro “pueden estar ligados al hecho de recibir realimentación sobre tus pensamientos”, a poder ver en la pantalla la traducción de los pensamientos que hace el ordenador. “Esto es un resultado muy importante para el desarrollo de interfaces cerebrales para personas totalmente paralizadas: la realimentación es capaz de provocar cambios espacialmente específicos relacionados con la tarea que se realiza y además en un plazo de tiempo muy corto”, explica la ingeniera. “Los resultados demuestran que, en general, los efectos del entrenamiento con una interfaz cerebral podrían tener beneficios terapéuticos al estimular regiones específicas del cerebro”, añade Till Nierhaus, científico del Instituto Max Plank, tal y como reflejó una nota de prensa de la UPNA. “La especificidad espacial de los cambios inducidos con la BCI podría usarse para recuperar aquellas áreas del cerebro afectadas por accidentes cerebrovasculares”, añade el profesor Arno Villringer, director del departamento de neurología en el MPI para Cognición Humana y Ciencias del Cerebro.

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Cerebro-ordenador, todo un equipo

Las interfaces entre mente y computadora tratan de interpretar y traducir las ondas que emite nuestro cerebro. Es una herramienta que tiene efectos terapéuticos en enfermos con problemas neuronales, como los que han sufrido un ictus

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