Algunas personas están atrapadas en sus mentes, incapaces de pensar y sentir, pero incapaces de expresarse porque las lesiones o enfermedades cerebrales han dañado sus líneas de comunicación con el mundo exterior.
Para ayudar a quienes se encuentran en estas situaciones, los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han demostrado que pueden usar la luz para detectar lo que sucede en la cabeza de alguien. Los investigadores utilizan la luz LED que se irradia desde el exterior de la cabeza hacia el interior para detectar la actividad en el área del cerebro responsable del procesamiento visual, luego decodifican las señales cerebrales para determinar lo que ve la persona.
Lograr esta hazaña requirió el desarrollo de herramientas de neuroimagen y técnicas de análisis que acercan el campo un paso más a la solución del problema mucho más complejo de la decodificación del lenguaje.
El estudio de las señales cerebrales
Investigación, disponible en línea en la revista NeuroImage, demuestra el potencial de tomografía óptica difusa de alta densidad (HD-DOT). Una tecnología de imágenes cerebrales no invasiva, portátil y basada en la luz que es lo suficientemente sensible y precisa como para ser potencialmente útil en aplicaciones como esta.
"La resonancia magnética podría usarse para decodificar señales cerebrales, pero requiere un escáner y no se puede esperar que alguien piense en un escáner cada vez que quiera comunicarse", dice el autor principal. José P. Culver, Profesor de Radiología en la Universidad de Washington.
Con este método óptico, los usuarios podrían sentarse en una silla, ponerse una gorra y usar esta tecnología para comunicarse con las personas. Aún no hemos llegado a ese punto, pero estamos progresando. Lo que hemos demostrado en este artículo es que, mediante la tomografía óptica, podemos decodificar algunas señales cerebrales con una precisión superior al 90%, lo cual es muy prometedor.
José P. Culver
Cómo funciona la tecnología para decodificar las señales cerebrales
Cuando la actividad neuronal aumenta en cualquier región del cerebro, la sangre oxigenada se precipita para impulsar la actividad. HD-DOT usa luz para detectar este suministro de sangre. Los participantes usan una gorra equipada con decenas de fibras que transmiten luz desde pequeños LED a la cabeza. Una vez que la luz se ha transmitido a través de la cabeza, los detectores capturan los cambios dinámicos en los colores del tejido cerebral como resultado de los cambios en el flujo sanguíneo.
Culver, primer autor, alumno de su Tripatía de Kalyan y sus colegas se propusieron evaluar el potencial de HD-DOT para decodificar señales cerebrales. Comenzaron con el sistema visual porque es una de las funciones cerebrales mejor comprendidas.
¿Cómo se ha perfeccionado la lectura de las señales cerebrales?
1 fase
Los investigadores comenzaron de manera simple. Reclutaron a cinco participantes para múltiples sesiones de cinco a diez minutos en las que a los participantes se les mostró un patrón de tablero de ajedrez en el lado izquierdo o derecho del campo visual durante unos segundos a la vez, intercalados con pausas durante las cuales no había imagen.
Los investigadores pudieron identificar la posición correcta del tablero (izquierda, derecha o no visible en absoluto) con una precisión del 75% al 98%.
2 fase
Después del primer "entrenamiento", los investigadores complejizaron el problema. Les mostraron a los participantes una cuña de tablero de ajedrez que giraba 10 grados por segundo. Tres participantes se sentaron durante seis turnos de siete minutos en dos días separados. Usando el mismo modelo y la misma estrategia de ejecución de prueba, los investigadores pudieron identificar la posición de la cuña dentro de los 26 grados.
¿Suena complicado? Mira si nos entiendes más con este video:
Los hallazgos son un primer paso hacia el objetivo final de facilitar la comunicación a las personas que luchan por expresarse debido a parálisis cerebral, accidente cerebrovascular u otras afecciones similares.
¿E ora?
"Parecía un gran salto revisar los tableros para descubrir qué palabras está verbalizando alguien internamente", dice Culver. “Pero muchos de los principios son los mismos. El objetivo es ayudar a las personas a comunicarse y lo que hemos aprendido al decodificar estas señales cerebrales es un paso sólido hacia ese objetivo".
