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Ciencia

El cerebro en acción

Experimentos llevados a cabo en pacientes con Parkinson sugieren que la actividad eléctrica de las neuronas puede accionar prótesis

El científico paulistano Miguel Nicolelis, de 43 años, radicado desde hace una década y media en Estados Unidos, donde se destaca como uno de los exponentes de la creación de interfaces para el control de prótesis y máquinas mediante señales emitidas por el cerebro, vio el mes pasado cómo dos de sus mayores sueños daban un paso más en dirección a convertirse en realidad. A comienzos de marzo, Nicolelis fue artífice de un exitoso simposio sobre neurociencias realizado en Natal, que reunió a alrededor de 700 participantes de Brasil y del exterior, entre los cuales se encontraba el alemán Erwin Neher, del Instituto Max Planck de Química Biofísica, ganador del Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1991.

En la práctica, dicho evento sirvió para lanzar oficialmente su proyecto de construcción de un instituto internacional de neurociencias en esa ciudad del nordeste brasileño, capital del estado de Río Grande do Norte. El día 23, de regreso en la Universidad de Duke, Carolina del Norte, donde dirige un laboratorio en el que trabajan 40 investigadores, el neurólogo anunció los resultados de un experimento con seres humanos realizado recientemente por su equipo. En el marco de ese trabajo, que es el tema de un artículo científico que será publicado en julio en la revista Neurosurgery, sostiene que el ser humano, a ejemplo de lo que ha sido demostrado ya concretamente en simios, también puede teóricamente controlar robots y prótesis a través de la actividad eléctrica de sus neuronas.

Con la fuerza del pensamiento, como diría un lego.Gracias a 32 microelectrodos temporalmente implantados en una región del cerebro de 11 individuos portadores del mal de Parkinson que se sometían a una neurocirugía destinada a disminuir los síntomas de la enfermedad, los investigadores lograron registrar en cada enfermo, durante cinco minutos, las señales emitidas por hasta 50 células nerviosas, mientras que los pacientes accionaban con una de sus manos el control de un videojuego muy elemental. “Aprovechamos esta operación de rutina, en la cual los pacientes permanecen despiertos y conscientes, para realizar nuestro experimento”, comenta Nicolelis.

El conjunto de señales grabadas es la firma eléctrica que precede y orienta los movimientos hechos por las manos de los pacientes para ejecutar la tarea en cuestión. En términos no precisamente científicos, esto podría describirse como la orden -o las órdenes- que una fracción del sistema nervioso envía cuando desea mover una determinada parte del cuerpo. De acuerdo con el brasileño, allí reside la buena noticia: la grabación de la actividad eléctrica de esta media centena de neuronas situadas en una región profunda del cerebro denominada núcleos de la base carga información suficiente como para que una computadora, munida de los programas matemáticos creados por el equipo de Duke, logre ver con antelación el tipo de movimiento mecánico ordenado por el cerebro. “Así demostramos que nuestro método también puede funcionar en seres humanos”, afirma Nicolelis.

Existe una ínfima diferencia de tiempo, de algunos milisegundos, entre el momento en que la orden deja el sistema nervioso central y aquél en el cual el gesto motor solicitado por el cerebro es efectivamente ejecutado. Para que una prótesis implantada en un ser humano, digamos un brazo mecánico, funcione de manera similar al órgano reemplazado, la interfaz entre el cerebro y la máquina debe prever con exactitud los movimientos solicitados y pasar adelante casi instantáneamente el pedido. Aparentemente, el experimento con los pacientes con mal de Parkinson mostró que la cantidad de información suministrada por la actividad eléctrica de medio centenar de neuronas humanas, captada por el arreglo de microelectrodos, basta para que el sistema funcione a voluntad.

El paso siguiente consistirá en repetir en seres humanos lo que se hizo en simios: mover en tiempo real un brazo mecánico mediando solamente la actividad eléctrica de un grupo de células nerviosas. En los animales, los microelectrodos de Duke captaron las señales de 300 neuronas de la corteza motora, que se mostraron eficientes como para mover un brazo mecánico necesario para jugar con un videojuego. La autorización para la realización de un experimento similar con voluntarios humanos saldría al final de este año.

Nicolelis, un optimista y entusiasta por naturaleza, cree que en menos de una década los tetraplégicos o las personas con parálisis ocasionadas por otros problemas de salud, como puede ser un derrame, podrán verse beneficiadas con prótesis y máquinas que se moverán debido a la acción de señales cerebrales. “Hace dos años creía que eso podría hacerse solamente al cabo de diez años. Ahora estimo que ese plazo será de cinco años”, dice el brasileño.

Según su visión, las mayores dificultades para que el ser humano pueda comandar máquinas con su cerebro en un futuro próximo residen hoy en día más en el campo de la bioingeniería que propiamente en el de la neurología. La miniaturización aún mayor de los microelectrodos y la creación de interfaces máquina-hombre inalámbricas son los puntos que se desarrollarán con mayor énfasis de ahora en adelante. Al fin y al cabo, nadie imagina que los candidatos a usuarios de hipotéticos artefactos movidos por señales cerebrales sean obligados a salir a la calle con la cabeza repleta de cables a la vista.

El implante de arreglos de microelectrodos en regiones del cerebro, un procedimiento invasivo en un área delicada del cuerpo humano, puede provocar algún tipo de reacción adversa, de infección o de daño en alguna función nerviosa. De cualquier modo, Nicolelis está convencido de que ese problema también será superado. “Los implantes (de electrodos) serán considerados tan invasivos como algún día también lo fueron los marcapasos”, argumenta el neurólogo.

Neurociencias en Natal
Puede parecer que el sueño de hacer mover máquinas mediante la actividad eléctrica de las neuronas, un objetivo igualmente buscado también por otros grupos de investigación de Estados Unidos, fuera de la Universidad de Duke, no tenga nada que ver con la idea de crear un instituto internacional de neurociencias en la capital de Río Grande do Norte, el sueño de Nicolelis, de orden más personal.

Pero el investigador Idan Segev, de la Universidad Hebraica de Jerusalén, que participó en el simposio de neurociencias realizado mes pasado en Natal, cree que una cosa está totalmente relacionada con la otra. “La gente solamente se toma en serio el proyecto de crear un instituto acá porque respeta y admira el trabajo de Miguel”, dijo Segev durante su estadía en el nordeste de Brasil. “Con sus poco más de 40 años, Miguel es un científico fantástico. Nadie le prestaría mucha atención si sus investigaciones no fuesen brillantes”. La opinión de Segev es la de un reputado colega de profesión -pero también la un amigo muy allegado al brasileño.

Al margen de exhibir una elocuencia contagiosa, Nicolelis tiene muchas conexiones. No solamente las del cerebro, sino también las que le brinda la vida social. Sabe hacerse de amigos e influir sobre las personas, eso como para utilizar expresión harto usada. El israelí Segev, por ejemplo, convenció a Erwin Neher, premio Nobel alemán, que ni siquiera lo conocía personalmente al brasileño, a tomarse un avión con destino a Natal para participar en el simposio y brindarle su apoyo al proyecto del instituto de neurociencias. “Es una idea audaz”, opinó Neher.

“He visto antes un proyecto similar en Chile, pero allí no existía todo este trasfondo social”. El costado social al que se refiere es la escuela para niños de escasos recursos y el centro de salud mental, ambas inicativas previstas para funcionar en la misma área que será sede del centro de investigación en neurociencias. Esto si es que el proyecto realmente sale del papel en tres años, tal como prevé su mentor. De acuerdo con Nicolelis, el costo de instalación de esta obra gira a los 30 millones de dólares, un monto considerable en el mundo de la ciencia brasileña.

Por lo pronto el brasileño ha conseguido algunos apoyos de peso para la iniciativa, que tiene por objeto descentralizar la producción científica en el área de neurociencias de su enclave en la región sul-sudeste de Brasil. La gobernación de Río Grande do Norte se ha comprometido la instalar la infraestructura necesaria (luz, agua y carretera) en el terreno donde funcionará el instituto. La Universidad de Río Grande do Norte (UFRN), que posee un núcleo de investigación en neurociencias, cedió un predio de 100 hectáreas vecino a su escuela agrícola.

El lugar no está ubicado precisamente frente al mar. Queda en la localidad de Macaíba, en la región metropolitana de Natal, a media hora de la capital. Juntando todos los fondos obtenidos provenientes de las agencias de fomento y de los ministerios del gobierno nacional, Nicolelis suma 4,5 millones de reales para el proyecto del instituto.

Y ciertamente bajo el influjo y el ejemplo de las fundaciones estadounidenses de investigación, que obtienen abultadas donaciones de parte de empresas privadas y particulares que van a parar a sus arcas, el brasileño creó la Fundación Alberto Santos Dumont, una entidad privada son fines de lucro, y apuesta a la captación de recursos no públicos para llevar adelante su proyecto. Hasta ahora la mayor donación privada ha llegado proveniente de la Universidad de Duke, la institución que emplea a Nicolelis, que aportó 50 mil dólares.

Cuenta con un lugar en el consejo de la fundación el presidente del Banco Central de Brasil, Henrique Meirelles, que tiene lazos de amistad con el neurocientífico de Brasilia Claudio Mello, de la Universidad de Salud y Ciencia de Oregon. Radicado desde hace 15 años en Estados Unidos, Mello es una especie de brazo derecho de Nicolelis en el proyecto de creación del instituto internacional de Natal, junto a la también brasiliense Sidarta Ribeiro, de la Universidad de Duke. En una prueba del prestigio de Nicolelis, Meirelles estuvo en el simposio de neurociencias en la capital de Río Grande do Norte.

El ministro de Ciencia y Tecnología, Eduardo Campos, también estuvo presente en el evento. Y al cabo de pocos días de terminado el simposio, Nicolelis fue recibido por el presidente Luiz Inácio Lula da Silva en el Palacio do Planalto [la Casa de Gobierno] en Brasilia. Al margen de conversar sobre ciencia, es de suponerse que deben haber platicado de una pasión común: el fútbol. El investigador es hincha fanático de Palmeiras. Lula en tanto corintiano a muerte, pero eso no debe haber sido un motivo de divergencia grave.

Debido a su innegable competencia científica, su personalidad envolvente y sus excelentes conexiones dentro y fuera del laboratorio, este brasileño que hace que los monos jueguen a los videojuegos con la fuerza del pensamiento apuesta incondicionalmente a la concreción del sueño de erigir un instituto internacional de neurociencias en Natal. A veces Nicolelis habla como si el proyecto ya fuese realidad. Ha anunciado incluso que pretende estructurar una red de institutos en toda la región norte-nordeste de Brasil, especializados en otras áreas científicas.

Con todo, antes deberán debatirse y aclararse en el seno de la comunidad científica algunos detalles sobre el (posible) funcionamiento del centro de neurociencias en Natal. ¿Cuáles serán sus líneas de investigación? ¿Quiénes trabajarán en el instituto? ¿Cómo será su relación con la UFRN, que estará allí al lado, y con otros centros de investigación de Brasil y del exterior? “Nicolelis es muy persistente y nosotros apoyamos su proyecto”, dice Maria Bernadete de Sousa, prorrectora adjunta de Investigación de la UFRN. “Pero todavía tenemos que discutir bastante acerca de cómo va a funcionar el instituto.”

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