Bloomberg — Cuando en agosto Casey Harrell pronunció sus primeras palabras claras, su hija de cinco años le oyó repetir sus votos matrimoniales a su mamá, Levana Saxon. Todos los adultos presentes lloraron.
Este momento fue una realidad gracias a una oleada de innovación en uno de los campos más complicados de la medicina: la reconexión del cerebro con el cuerpo después de que algo, un accidente o una enfermedad, haya separado los vínculos.
Mientras que Neuralink Corp., empresa de Elon Musk, recibe la mayoría de la atención y el dinero de los inversionistas en este ámbito, los laboratorios académicos y las empresas emergentes de la competencia están logrando avances considerables en la reparación de ese vínculo roto.
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“Estoy utilizando esto de una manera muy práctica, en este momento”, comentó Harrell, de 46 años, a quien le diagnosticaron esclerosis lateral amiotrófica (ALS, por sus siglas en inglés) en 2019 y que, unos años más tarde, perdió su capacidad de hablar con nitidez. “Para mí, esto es la vida de verdad”, aseguró, ahogándose mientras narraba el día en que volvió a ser capaz de comunicarse con su propia voz.
Su habilidad para conversar es el resultado de 256 diminutos electrodos que investigadores de la Universidad de California en Davis le colocaron en su cerebro en una intervención quirúrgica de aproximadamente 5 horas realizada el verano pasado.
Aunque la tecnología conocida como interfaz cerebro-computador (BCI, por sus siglas en inglés) se emplea con frecuencia para restablecer la movilidad, la mejoría en la capacidad de hablar de Harrell, que se describe en la revista New England Journal of Medicine, resalta su potencial más amplio.
Las empresas emergentes están dando vueltas a medida que los avances revelan las complejas señales que el sistema nervioso utiliza para controlar los labios, las mandíbulas, la lengua y la laringe, y los avances en inteligencia artificial permiten descodificarlas para restablecer la comunicación.
Al igual que una prótesis que sustituye a un miembro perdido, este campo tiene su propia nomenclatura para el dispositivo: una neuroprótesis del habla.
Al principio, “la idea de restaurar el habla parecía inalcanzable dada la complejidad del lenguaje”, escribió Edward Chang, catedrático de cirugía neurológica de la Universidad de California en San Francisco, en un editorial que acompañaba al estudio. “En la última década, el concepto de una neuroprótesis del habla ha pasado de la ciencia ficción a la realidad”.
Aún es pronto. La tecnología es cara y voluminosa, y requiere computadoras en casa de Harrell. Es lenta, le ayuda a hablar a 33 palabras por minuto, muy por debajo de las 160 palabras por minuto del habla natural.
Y su rendimiento a largo plazo sigue siendo desconocido: investigadores holandeses detallan en la misma edición de la revista el lento deterioro de un dispositivo similar utilizado durante siete años por una mujer con parálisis severa por ELA.
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Destrucción de las células nerviosas
Harrell supo que padecía ELA, también conocida como enfermedad de Lou Gehrig, poco después del nacimiento de su hija. Este trastorno destruye las células nerviosas del cerebro y la médula espinal, dejando a los pacientes incapaces de controlar sus músculos. Su habla natural suena como un gruñido o un balbuceo para el oído no entrenado, aunque su mente siga siendo aguda.
Sin embargo, estos días se le entiende con facilidad. Los electrodos de su cerebro rastrean el disparo de sus neuronas para predecir lo que intenta decir, luego un generador de voz que utiliza una versión reconstruida digitalmente de su voz anterior a la ALS habla por él, para deleite de todos los implicados.
Lejos de hacerle sentir como un ciborg, la tecnología está mejorando sus conexiones humanas.
Sus amigos entablan conversaciones que hace un año eran imposibles. Las discusiones con su mujer van más allá de lo meramente transaccional. El implante le da una sensación de normalidad.
"La gente como yo no llega a sentirse así muy a menudo", afirma.
Conexión eléctrica
Empresas como Neuralink, Paradromics Inc., Synchron Inc. y Precision Neuroscience Corp. están trabajando en una tecnología similar. El dispositivo de Neuralink se implantó por primera vez en un ser humano a principios de este año en un hombre parapléjico, con resultados que describió como alucinantes. Synchron tiene implantes en varios pacientes, aunque no contienen tantos electrodos.
Los electrodos de Harrell se sitúan en su giro precentral, una vía implicada en el habla que discurre aproximadamente de oreja a oreja por la parte superior del cerebro. Se los implantaron durante una intervención quirúrgica de cinco horas en julio de 2023, semanas después de que un familiar oyera hablar de la tecnología en la UC Davis, donde los investigadores buscaban a su primer paciente.
"Por un lado, no quieres precipitarte en la cirugía cerebral", dijo Harrell durante una entrevista en su casa en mayo. "Por otro lado, cuando tienes esta enfermedad, el nivel de riesgo que aceptarías es definitivamente mayor".
Harrell, que utiliza una silla de ruedas, carece del control motor para maniobrar un mouse (ratón) tradicional. Antes de la operación, utilizaba un mouse de cabeza cabeza para teclear textos y correos electrónicos, que ahora puede redactar con ayuda del dispositivo.
“Le da el poder para decir lo que quiere decir, cuando quiere decirlo”, dijo David Brandman, el neurocirujano de la UC Davis que implantó el dispositivo. “Es un nivel diferente”.
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Rastreo del movimiento
Con las ocurrencias y observaciones que fluyen, parece como si el BCI leyera los pensamientos de Harrell. Pero no es eso lo que ocurre, según Brandman y su colega neurocientífico Sergey Stavisky, que dirigen juntos el Laboratorio de Neuroprótesis de la UC Davis.
En su lugar, está siguiendo los intentos de movimientos asociados a las palabras que intenta decir. Cuando el cerebro intenta activar los músculos de la lengua, la laringe y la garganta -instrucciones que se desvían a medida que las neuronas de Harrell mueren a causa de la ELA, los electrodos implantados captan los mensajes.
Las señales son procesadas y descodificadas por cuatro computadores que funcionan en su apartamento de Oakland, un equipo que, según Nicholas Card, becario postdoctoral en cirugía neurológica de la UC Davis y autor principal del estudio, podría reducirse con el tiempo.
Una red neuronal recurrente predice primero la probabilidad de qué fonemas, o unidad de sonido, está intentando decir.
Un modelo lingüístico preliminar ensambla esas unidades de sonido en posibles palabras y frases y, a continuación, un segundo modelo lingüístico más refinado elabora el conjunto de palabras más probable. Una vez descodificada una frase, Harrell puede reproducir una versión de audio con su propia voz.
No siempre funciona a la perfección: cuando estuvo allí un reportero de Bloomberg, mostró por error “sucio” en lugar de “empollón”. En esos casos, Harrell puede pedirle que lo intente de nuevo activando un botón en la pantalla, utilizando un rastreador ocular portátil fabricado por Tobii AB.
Precisión mejorada
Las versiones rudimentarias de la tecnología se remontan al implante original de 2004 en el cerebro de Matt Nagle, un hombre de Massachusetts paralizado durante un apuñalamiento. Aunque gran parte de la innovación desde entonces se ha centrado en la velocidad, el verdadero avance del dispositivo de Harrell se produce en la precisión.
Tras menos de dos horas de entrenamiento, la mayor parte sobre un vocabulario de 125.000 palabras, el BCI tenía una precisión del 90%. Esa cifra subió al 95% en unos días y más tarde alcanzó el 97%.
A pesar del ritmo más lento de descodificación, le basta para participar en conversaciones en casa y ayudar a planificar estrategias para su empleador, el Sunrise Project, una organización australiana sin ánimo de lucro. Trabaja en proyectos para hacer frente al cambio climático, incluido el dirigido a las instituciones financieras.
El potencial comercial de la tecnología está limitado por la pequeña población actual de pacientes y su elevado coste. Pero eso podría cambiar, y los inversores están atentos.
“Hacemos un seguimiento constante de los avances en investigación, especialmente en las universidades”, afirmó Konstantine Buhler, inversor de capital riesgo de Sequoia Capital, que aplaudió el “impresionante” trabajo de UC Davis. “Las instituciones académicas están bien posicionadas para financiar la ciencia y la investigación, mientras que el capital riesgo es más útil cuando una tecnología pasa de la ‘investigación’ al ‘desarrollo’”.
Un área en la que destaca el dispositivo de Harrell: tras recibir formación, su esposa puede manejarlo ella misma. Eso contrasta con muchos implantes que requieren personal médico autorizado para su manejo y se utilizan principalmente en laboratorios.
Hasta ahora, es el único paciente al que se le ha implantado la tecnología de UC Davis, que se enchufa a través de unos conectores en la parte superior de la cabeza.
Le hace propenso a las infecciones y puede resultar desconcertante para quienes ven por primera vez la yuxtaposición de cables y cerebro. Harrell dice que nada de eso importa.
"La gente como yo no tiene tiempo de esperar al producto perfecto", afirma. "Para mí sigue siendo lo suficientemente bueno, ahora mismo".
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