Los electrodos implantados en el cerebro captan una débil señal de «voz interior» al analizar la intersección del habla y el movimiento, según un estudio

Investigadores rusos de Skoltech, el Centro Federal de Neurocirugía de Tiumén, la Universidad Sechenov y la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú realizaron un estudio de la actividad cerebral de dos pacientes con electrodos implantados en el cerebro mientras realizaban tareas relacionadas con el habla y la escritura.

Disponible sobre el medRxiv repositorio de preimpresiones, los hallazgos del equipo son esenciales para construir un cuerpo de conocimiento que eventualmente permitiría interfaces neuronales de «lectura de mentes» que podrían identificar los pensamientos del usuario y reconocer intenciones no especificadas sin estar preparado para ninguna tarea en particular.

«En neurociencia, solíamos vincular funciones cerebrales específicas con sus áreas cerebrales dedicadas de manera casi uno a uno», comentó el coautor del estudio y científico investigador principal Nikolay Syrov de Skoltech Neuro.

«Pero lo que se sabe actualmente es que una red de muchas áreas cerebrales que interactúan dinámicamente entre sí es la base de una función. Este es sin duda el caso, por ejemplo, del movimiento coordinado, algo que nuestros hallazgos confirman una vez más.

«Una conclusión interesante es esta: al observar cómo una función tiende a distribuirse a lo largo del cerebro, ¿podemos captar su actividad eléctrica y determinar lo que está tratando de hacer sin saber de antemano qué tipo de intención estamos buscando?»

Esta pregunta subyace a la noción de las denominadas interfaces neuronales multimodales, que son chips cerebrales que no están orientados a una función en particular, como la mayoría de los dispositivos de última generación.

En lugar de buscar únicamente señales que codifiquen la intención de mover una prótesis, a diferencia de las señales relacionadas con el habla, por ejemplo, una interfaz multimodal determinaría la naturaleza de la intención del usuario basándose en la actividad cerebral.

Los investigadores de Skoltech creen que el futuro de las interfaces cerebro-computadora reside en este enfoque, que requerirá muchos estudios como este para mejorar nuestra comprensión del complejo mapeo de funciones en áreas del cerebro.

El estudio se llevó a cabo en dos pacientes con epilepsia a los que se les implantaron múltiples electrodos en el cerebro en el Centro Federal de Neurocirugía de Tyumen, Rusia.

Los médicos les recomendaron la cirugía para localizar la zona de inicio de las convulsiones como parte del tratamiento de la epilepsia. Esto significa que las posiciones de los electrodos se eligieron sin tener en cuenta las expectativas sobre las áreas que deberían activarse en respuesta a la escritura a mano y las tareas relacionadas con el habla incluidas en el estudio de Skoltech.

En la primera tarea, los pacientes escribieron dígitos en una tableta digitalizadora mientras se controlaba su actividad cerebral. En la segunda tarea, primero pronunciaron las palabras con normalidad, luego las pronunciaron en silencio y, finalmente, se limitaron a imaginar que decían las palabras sin mover la lengua, los labios, etc.

El equipo descubrió que la tarea de escritura a mano, que es fundamentalmente una tarea motora, generaba una respuesta detectable por los electrodos independientemente de su ubicación. Esto concuerda con la expectativa de que el movimiento coordinado se correlaciona con la actividad distribuida por toda la corteza cerebral, la parte más externa del cerebro.

Algunas áreas del cerebro exhibieron actividad en respuesta a la participación de cualquiera de las dos funciones (hablar o escribir) y esto parece tranquilizador con vistas a las interfaces multimodales.

En la tarea relacionada con el habla, las respuestas eléctricas al habla correcta y a la articulación silenciosa coincidían estrechamente entre sí. Si bien la señal de la «voz interior» era muy débil, encajaba perfectamente con la señal del habla normal. Esto tiene sentido, porque se podría pensar en esa señal débil como el habla normal menos lo que hacen los órganos del habla (y los oídos).

La señal «residual» podría incluir cosas como la recuperación de palabras de la memoria, etc. «Intentar captar la señal de la voz interior es emocionante en sí mismo, porque es básicamente como leer la mente. No hay muchos grupos de investigación trabajando en esto», dijo el autor principal del estudio, el científico investigador junior Gurgen Soghoyan de Skoltech Neuro.

Lo novedoso del experimento de los científicos de Skoltech es que registran la actividad cerebral relacionada con el habla y la motricidad en los mismos pacientes. Normalmente, ambas funciones se tratan por separado.

Sin embargo, el habla presupone un componente motor debido a todo el movimiento que implica la articulación de las palabras. Y la captación de la señal en un mismo paciente que realiza cada una de las tareas permitirá determinar dónde se cruzan neuronalmente las dos funciones.

Esto es esencial para crear interfaces neuronales multifuncionales que sean capaces de decodificar muchas funciones, incluidas las intenciones de moverse y decir algo.