Escribe Facundo Manes: cómo será el cerebro del futuro

Revista Viva
La posibilidad de utilizar nuevas técnicas de observación de las funciones cerebrales abre puertas impensadas. Ya se logró que dos personas se comuniquen sólo a través de sus pensamientos. Y que una mujer mueva un brazo robótico con la mente. El neurocientífico explica cómo influirá todo eso en el órgano principal de los humanos.

El cerebro es un órgano tan fascinante y complejo que no sólo intenta entenderse a sí mismo en el presente, sino que revé los pasos que lo llevaron hasta ahí y se interroga por aquello que no existe aún: ¿cómo será su propio devenir? ¿Cómo será el cerebro del futuro?

Las neurociencias cognitivas son un conjunto de disciplinas que estudian los procesos cerebrales de manera integrada e interdisciplinaria. Se proponen comprender cómo logran entre ochenta y cien mil millones de células nerviosas organizarse en circuitos eficaces y funcionales y dar lugar, por ejemplo, a nuestra conducta. Se trata, indiscutiblemente, de un enorme desafío. Conocer el lugar donde reside el alma, las ideas, los sentimientos y las decisiones ha sido uno de los enigmas que la humanidad ha perseguido desde siempre a través de disciplinas como la filosofía y la religión. En paralelo, sobre todo desde la modernidad y el culto a la razón, proliferaron relatos literarios, películas y series de televisión acerca del impacto positivo o negativo del desarrollo tecnológico en personas y sociedades. En las últimas décadas, la ampliación y profesionalización del campo de investigación científica, sus consecuentes descubrimientos y el avance de la tecnología potenciaron este recorrido neurocientífico.

En todos los casos, existen posturas encontradas que se siguen representando de manera exagerada entre, como diría Umberto Eco, losapocalípticos (que sostienen que es el fin del ser humano como tal) y losintegrados (con posiciones celebratorias). Unos y otros intentan responder al interrogante de si la tecnología contribuirá a facilitar nuestra vida y nos permitirá encontrar la solución a nuestros problemas o, por el contrario, dará lugar a un mundo de hombres y mujeres deshumanizados y dominados por máquinas superpoderosas.  Al fin y al cabo, lo que todos podemos preguntarnos es qué pasará con el cerebro en el futuro, es decir, que pasará con nosotros mismos, los seres humanos.
Viva-usar-tapa-cerebro_CLAIMA20160323_0426_17El futuro llegó. Como esas viejas películas de ciencia ficción que veíamos en nuestra infancia, la tecnología impacta de manera asombrosa en avances para conocer y otorgarle potencialidades a nuestro cerebro. Pero no sólo eso, sino también para generar nuevos mecanismos de diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades. El matrimonio entre la biología y la tecnología es posible debido a que los cerebros y las computadoras se comunican en dialectos de la misma lengua (los dos trasmiten información usando electricidad). La información que proviene tanto de los oídos, de la visión o de la piel es convertida en señales electroquímicas. Cualquier información que tenga una estructura que mapee el mundo externo, el cerebro intentará decodificarla.  Conocer esto nos puede llevar a pensar cosas inimaginables. Por ejemplo, adicionar sentidos a los ya conocidos.

Uno de los desarrollos innovadores son los implantes neurales, dispositivos tecnológicos que se conectan directamente en la superficie del cerebro y actúan como prótesis biomédicas. Esta nueva tecnología permite que personas con distintos grados de inmovilidad puedan accionar brazos robóticos únicamente con la fuerza de sus pensamientos. Científicos de la Universidad de Pittsburgh llevan adelante una investigación con pacientes para analizar cómo el cerebro traduce el pensamiento en acción. Una paciente que forma parte de este experimento padece un trastorno genético denominado degeneración espinocerebelosa y se encuentra tetrapléjica (sin movilidad en sus extremidades). A ella se le implantaron quirúrgicamente dos cuadrículas de electrodos en la corteza motora, zona responsable del control voluntario de los movimientos. Estos electrodos, mediante una interfaz cerebro–máquina, se conectaron a una computadora. Con complejos algoritmos informáticos se decodificaron e identificaron los patrones cerebrales asociados con un movimiento del brazo y de la mano. Cuando la voluntaria pensó en mover el brazo, los electrodos detectaron las oscilaciones cerebrales y se ocuparon de interpretarlas y traducirlas en comandos de movimiento que son ejecutados por un brazo robótico. Así, a través de este mecanismo altamente sofisticado, esta mujer paralizada pudo mover el brazo utilizando sólo sus pensamientos e incluso articular los dedos individualmente como para estrechar la mano con alguien.  Diversas publicaciones internacionales,  como el libro The future of the brain, de Gary Marcus y Jeremy Freeman y la edición especial de la revista Scientific American Mind han dado cuenta de manera extendida de estos avances científicos.
Viva-usar-tapa-cerebro_CLAIMA20160323_0442_17Cerebros en línea. Otro avance que parece inspirado en la literatura de ciencia ficción lo representan las experiencias que tratan de lograr la comunicación de cerebro a cerebro, es decir, que se intercambien pensamientos en forma directa y no mediada. Investigadores de la Universidad de Duke lograron transmitir mensajes simples entre dos roedores ubicados en diferentes continentes y fueron pioneros en demostrar la comunicación de cerebro a cerebro. En un experimento reciente, con el uso de electroencelografía para decodificar la señal neural y de estimulación magnética transcraneana para inducir el disparo neuronal, dos seres humanos han logrado trasmitir pensamientos entre sus cerebros. Se intenta conocer lo que una persona piensa a través de un electroencefalograma para luego, al utilizar esos datos, producir un patrón específico de actividad neuronal en otro individuo a través de corriente eléctrica o campos magnéticos. Este procedimiento logró llevarse a cabo en un estudio en el que los participantes tenían que comunicarse directamente a través de sus cerebros para realizar una tarea conjunta: un videojuego de barcos piratas. Uno tenía el rol de emisor de la información, podía ver la pantalla del juego y tomaba la decisión de disparar un cañón para derribar barcos piratas; el otro era el receptor que solo podía presionar el botón para disparar, y para ello tenía que recibir el mensaje del emisor. Pero, ¿cómo era posible ejecutarlo? El emisor tenía un electroencefalograma que medía su actividad eléctrica. Según imaginara la mano disparando o no, variaban las oscilaciones de baja frecuencia del cerebro. Entonces, el cambio en las oscilaciones era considerado una señal para estimular el cerebro del receptor de manera que se lo incitara a mover la mano, sin ser consciente del impulso a hacerlo. La profundización en este tipo de técnica abrió un nuevo universo para los tratamientos y para la vida en general: podemos imaginar sin sobresaltarnos que en unas décadas se pueda navegar en Internet sólo con el pensamiento.

Venimos de muy lejos.  ¿Cómo llegamos a este presente tan prometedor? Aprender cómo fue la evolución de nuestro cerebro nos permite entender a la especie humana. Uno de los cambios que se han dado a lo largo del tiempo ha sido el aumento de tamaño del cerebro, con un consecuente crecimiento en el número de neuronas y de sus conexiones. Los cerebros de los primeros Homo sapiens tenían un peso en promedio similar al nuestro, de unos 1.330 gramos. Sin embargo, esta transformación no logra explicar por completo la complejidad de nuestras habilidades cognitivas. Un aspecto relevante sería la complejidad dada por las conexiones que se establecen entre las distintas partes que constituyen el sistema nervioso. El aumento en el tamaño cerebral que se observó en nuestra especie se produjo a expensas del desarrollo de la corteza cerebral. En el hombre moderno, la corteza cerebral y sus conexiones ocupan el 80% del volumen cerebral. Y eso no es casual: la corteza aloja las funciones más complejas. Pero una porción de esa corteza evidenció un crecimiento abrupto en los seres humanos: la porción más cercana a la frente del lóbulo frontal o corteza prefrontal.

A lo largo de la historia se ha comparado nuestro cerebro con distintos elementos e inventos. En estos años resulta habitual la analogía entre cerebro humano y computadora. En esa tensión entre uno y otro, la puja está dada entre las virtudes y defectos de una y otra. Quizás una de las puestas en escena más cabales de esta tensión fue la de aquellas célebres partidas de ajedrez de los años noventa entre el maestro Garry Kasparov y la máquina Deep blue. Si nos detenemos en estas valoraciones, podemos decir (y sin tentar a fundamentalismos) que el cerebro parece ser mejor para desenvolver algunas funciones y la computadora, otras. Por ejemplo, la computadora puede realizar con gran rapidez y precisión operaciones matemáticas y otras tareas lógicas; el cerebro humano, por su parte, tiene gran capacidad de interpretar la complejidad del mundo exterior y de imaginar otros mundos posibles. También inventar computadoras y tecnología para interactuar con el propio cerebro.

Sueños son. Actualmente es posible estudiar y describir procesos cerebrales como, por ejemplo, observar qué sucede durante el sueño. Esta nueva tecnología que explora  el pensamiento extrae datos detallados de nuestro cerebro revelando lo que hemos visto o hemos soñado. Por otra parte, las neuroimágenes modernas han permitido a investigadores reconstruir, a partir de la actividad cerebral, las caras que una persona ha visto. Además, los últimos algoritmos de computadora pueden traducir señales neuronales en acciones que controlan dispositivos mecánicos, incluyendo simuladores de vuelo. El desarrollo de la neuroingeniería que permite potenciar las funciones cerebrales tiene un claro exponente en el proyecto europeo Brainflight, que busca lograr que se pueda pilotear un avión únicamente con el pensamiento. Siete personas con diversa habilidad  como pilotos de cabina (algunos de ellos sin ninguna experiencia), que tenían una gorra con electrodos para captar los impulsos neurales, lograron volar y aterrizar correctamente un simulador del avión DA42. En esta misma dirección se destacan los experimentos que tienen como objetivo optimizar el entrenamiento de deportistas. Los investigadores Sherwin y Muraskin, de la Universidad de Columbia, estudiaron con un simulador del juego del béisbol la capacidad para predecir tipos de lanzamientos en jugadores expertos y en no jugadores. Los jugadores presentaban mayor activación cerebral en ciertas áreas que son indicativas de conocimiento previo. Los investigadores propusieron que la estimulación de esas áreas podría contribuir a un mejor desempeño en el juego y crearon el programa NeuroScout para ofrecerlo a los equipos. Por supuesto que esta es un área que también necesita mayor investigación y evidencia.

El tratamiento futuro de  algunos trastornos cerebrales podría desarrollarse mediante electrodos en vez de comprimidos. Los efectos de la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS, por su sigla en inglés), que aplica una corriente eléctrica apenas perceptible hacia alguna área del cerebro a través de electrodos colocados sobre el cráneo, se encuentra en un proceso de estudio para ser utilizada en la rehabilitación del daño cerebral, en el manejo del dolor, en trastornos mentales y para incrementar el rendimiento en tareas cognitivas.

Por su parte, la optogenética consiste en dotar a las neuronas con moléculas que responden a la luz. Estas moléculas actúan como paneles  solares en miniatura que permiten convertir la luz en señales eléctricas. Se puede activar o silenciar las neuronas deseadas simplemente con la luz de una longitud de onda adecuada. Con esta técnica se puede determinar el rol preciso de las neuronas en el funcionamiento normal del cerebro y traer avances en el estudio de la ceguera, la sordera, el Parkinson, la epilepsia y otras enfermedades. La ventaja es que puede aplicarse sobre un grupo de células específicas. Son múltiples las posibilidades de tratamiento y de conocimiento que abre este tipo de tecnología en el futuro.Todos estos avances sorprenden y también abren debates. La neuroética, que consiste en la reflexión sistemática y crítica sobre cuestiones éticas, legales y sociales que plantean los avances científicos del estudio del cerebro, se encarga de la discusión práctica sobre cómo hacer investigaciones en esta área de manera ética y de interrogarse acerca de sus implicancias filosóficas. Por ejemplo, los científicos advierten a través de una serie de experimentos que la interfaz cerebro-computadora puede violar la intimidad y ser utilizada para entrometerse en la vida íntima de las personas. Otro riesgo es que se haga principal hincapié en el avance de las tecnologías y no en las ventajas para los seres humanos para los cuales esas tecnologías fueron desarrolladas. Por otra parte, como todas nuestras acciones las llevamos a cabo con el cerebro, los descubrimientos sobre su funcionamiento no pueden quedar reducidos a los laboratorios, sino que deben involucrar a toda la sociedad. Es necesario dar a conocer los avances y que se logre el desarrollo sostenido de una neurociencia responsable, ética y científicamente sólida. Por ello, también debe desalentarse y denunciar la promoción del consumo prematuro o inadecuado de los resultados neurocientíficos.

Final del juego. La posibilidad de ser contemporáneos de esta expansión científica y tecnológica nos vuelve privilegiados en la historia de la humanidad. Pero los seres humanos seguimos siendo básicamente seres emocionales. Son las emociones las que predominantemente guían nuestra conducta, influyen en las decisiones e, incluso, en nuestros recuerdos. Sabemos que aunque la tecnología evolucione notablemente, es incapaz de vivencias pasiones, sentimientos íntimos, empatía, como lo hace nuestro cerebro. Por todo esto, es imprescindible saber que estas tecnologías ultramodernas deben estar al servicio de las personas y las comunidades y no al revés. Los seres humanos somos mucho más que hardware y software: somos nuestra experiencia que modula las conexiones neurales y nuestra genética, somos nuestras pasiones, nuestras frustraciones, nuestros sueños y nuestra esperanza, nuestro  talento y nuestro sacrificio para imaginar un futuro mejor y alcanzarlo.