Bogotá, Colombia -Edición: 630

 Fecha: Viernes 19-04-2024

 

 

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TECNOLOGÍA-CIENCIA

 

 

 

Qué es la visión artificial, la ambiciosa meta de los desarrolladores de implantes cerebrales

 

 

 

personas con ceguera. En una prueba, un hombre que lleva la prótesis es capaz de esquivar objetos mientras camina sobre una cinta de correr delante de una pantalla de video de realidad virtual. En el futuro, Fernández quiere añadir más electrodos para aumentar el número de fosfenos y obtener imágenes más detalladas.

 

Por ahora, su equipo está aprendiendo mucho de los cuatro voluntarios iniciales del estudio. La corteza visual de cada persona es un poco diferente, por lo que los investigadores tienen que experimentar con la colocación de los electrodos implantados y la cantidad de estimulación eléctrica que deben administrar.

Adaptar los implantes para un rendimiento óptimo es todo un reto. En los primeros experimentos para producir visión artificial, los investigadores emplearon electrodos de gran tamaño que se colocaban en la superficie del cerebro y necesitaban corrientes eléctricas relativamente altas para generar fosfenos. A veces, la estimulación provocaba convulsiones, dolor y daños en el tejido cerebral. Chen sostiene que existe un equilibrio entre la necesidad de una corriente suficientemente fuerte que induzca fosfenos pero no cause efectos secundarios no deseados.

 

 

Otro obstáculo es la duración de los dispositivos que se implantan en el cerebro. En los estudios de Pittsburgh y España, los investigadores recurrieron a un dispositivo rígido denominado matriz Utah (Utah array), una rejilla cuadrada de 100 diminutas agujas de silicio, cada una con un electrodo en la punta. Llega a durar de meses a años, pero deja de funcionar cuando se forma tejido cicatricial alrededor del implante e interfiere en su capacidad de captar señales de las neuronas cercanas. Los implantes del equipo de Illinois parecen cabezas de cepillos de pelo en miniatura y están hechos de óxido de iridio, un tipo de metal.

Neuralink y otros están desarrollando dispositivos con electrodos más pequeños y flexibles que penetran en el cerebro. Por ejemplo, el dispositivo en forma de moneda de Neuralink se coloca en el cráneo con electrodos finos en forma de hilo que se extienden por el tejido cerebral. Chen asegura que unos electrodos más blandos mejorarían el tiempo de uso de un implante, pero aún está por ver cuánto resistirán estas alternativas en el cerebro.

Otra pregunta sin respuesta es si la duración de la ceguera de una persona afectará a la eficacia de estos dispositivos. El primer participante en el estudio español llevaba 16 años siendo ciego y, sin embargo, era capaz de apreciar formas rudimentarias. Y Bussard había estado sin ver completamente seis años.

 

“Sabemos que tras años de ceguera, el sistema visual empieza a degenerarse”, explica Chen. “Es posible que cuanto antes sea posible intervenir, mejor, aunque esto aún está por estudiarse y demostrar sistemáticamente”.

 

En un evento de noviembre de 2022, Musk afirmaba que “incluso si alguien nunca ha visto, como haber nacido con ceguera, creemos que es posible restaurar la visión”. Fernández no está tan seguro, pero señala que nunca antes se ha intentado restablecer en alguien que haya nacido ciego. Dice que, en teoría, una persona necesitaría tener una corteza visual funcional. Pero las personas nacidas con esta condición nunca han utilizado esa parte del cerebro para procesar la información visual.

 

Brian Bussard lleva 25 diminutos chips en el cerebro. Se los implantaron en febrero de 2022 como parte de un estudio que prueba un dispositivo inalámbrico diseñado para generar una visión rudimentaria en personas con ceguera. Bussard es el primer participante.

Con 56 años, Bussard perdió la visión del ojo izquierdo a los 17, después de que se le desprendiera la retina. El ojo derecho le siguió en 2016, dejándole completamente ciego. Recuerda el momento exacto en que ocurrió. “Fue lo más duro por lo que he pasado”, comparte. Con el tiempo, aprendió a adaptarse.

 

¿Cómo se logra una visión artificial?

 

En 2021, se enteró de un ensayo de una prótesis visual en el Instituto de Tecnología de Illinois (Illinois Tech), en Chicago. Los investigadores advirtieron que el dispositivo era experimental y que no debía esperar recuperar el nivel de visión que tenía antes. Aun así, le intrigó lo suficiente como para apuntarse. Gracias a los chips de su cerebro, Bussard tiene actualmente una visión artificial muy limitada, que él describe como “puntos en una pantalla de radar”. Con el implante, es capaz de percibir personas y objetos representados con puntos blancos e iridiscentes.

 

 

Bussard es una de las pocas personas con ceguera de todo el mundo que se han arriesgado a someterse a una operación cerebral para conseguir una prótesis visual. En España, investigadores de la Universidad Miguel Hernández implantaron un sistema similar a cuatro individuos. Los ensayos son la culminación de décadas de investigación.

También hay interés por parte de la industria. Cortigent, con sede en California, está desarrollando Orion, que ya se ha colocado en seis voluntarios. Neuralink, de Elon Musk, también trabaja en un implante cerebral para la visión. En un post publicado en marzo, Musk afirmó que el dispositivo de Neuralink, llamado Blindsight, “ya funciona en monos”, y añadió que “la resolución será baja al principio, como los primeros gráficos de Nintendo, pero al final acabaría superando la visión humana normal”.

Esta última predicción es poco probable, teniendo en cuenta que la visión es un proceso tan complejo. Existen enormes barreras técnicas para mejorar la calidad de lo que la gente es capaz de percibir con un implante cerebral. Sin embargo, incluso generar una visión rudimentaria proporcionaría a las personas con ceguera una mayor independencia en su vida cotidiana.

 

“No se trata de recuperar la visión biológica”, comenta Philip Troyk, profesor de ingeniería biomédica en Illinois Tech, que dirige el estudio en el que participa Bussard. “Se trata de explorar lo que conformaría la visión artificial”.

Cuando la luz incide en el ojo, primero atraviesa la córnea y el cristalino, las capas externa y media del ojo. Cuando la luz llega a la parte posterior del órgano, la retina, unas células llamadas fotorreceptores la convierten en señales eléctricas. Estas viajan a través del nervio óptico hasta el cerebro, que las interpreta como las imágenes que vemos.

Sin una retina o un nervio óptico intactos, los ojos no consiguen comunicarse con el cerebro. Este es el caso de muchas
personas con ceguera total. Los tipos de dispositivos que Troyk y Neuralink están

 

 

construyendo prescinden por completo del ojo y del nervio óptico, enviando la información directamente al cerebro. Por ello, tienen el potencial de tratar cualquier causa de ceguera, ya sea por enfermedad ocular o algún traumatismo.

 

La región específica del cerebro que procesa la información que recibe de los ojos se llama corteza visual. Su ubicación en la parte posterior de la cabeza la hace fácilmente accesible para un implante. Para colocar los 25 chips en el cerebro de Bussard, los cirujanos realizaron una craneotomía rutinaria para extirparle un trozo de cráneo.

Los chips del cerebro de Bussard son, en realidad, estimuladores miniaturizados que emiten una ligera corriente eléctrica.

Una cámara montada en unos lentes capta el entorno de Bussard. Esas imágenes se procesan con un software especial y se traducen en órdenes que se comunican con la red de chips, encendiendo electrodos individuales para estimular las neuronas. La estimulación produce unas impresiones visuales denominadas fosfenos, que parecen puntos luminosos, aunque realmente no llega luz al ojo.

Como los estimuladores están agrupados en una parte de la corteza visual, Bussard únicamente distingue fosfenos en la parte inferior izquierda de su campo visual. Pero es suficiente para mejorar su capacidad de desplazarse por una habitación y realizar tareas básica.

Producir mejores imágenes es uno de los principales retos de estos sistemas. “Cuantos más electrodos poseas, más fosfenos producirías en teoría y más formas complejas generarías artificialmente”, apunta Xing Chen, profesora adjunta de oftalmología de la Universidad de Pittsburgh.

 

Una posibilidad de recuperar la visión

 

El año pasado, Chen y sus colegas publicaron un estudio sobre una prótesis visual que crearon con 1,024 electrodos. Cuando probaron el sistema en monos, permitió a los animales reconocer letras generadas artificialmente. Para restaurar la baja visión en las personas, se calcula que se necesitan entre cientos y miles de electrodos. Pero Troyk considera que lo importante no es tanto el número como su ubicación; repartirlos por la corteza visual produciría más puntos de luz en un campo de visión mayor. La contrapartida, sin embargo, es que eso implicaría una intervención quirúrgica más invasiva.

 

En el estudio de la Universidad Miguel Hernández de España, los voluntarios recibieron un único dispositivo implantado que contenía 100 electrodos. Sin embargo, incluso ese sistema permitió a una mujer de 60 años identificar líneas, formas y letras sencillas, según los resultados publicados en 2021. Desde entonces, los investigadores han reproducido los hallazgos en otros tres voluntarios con ceguera, según Eduardo Fernández, el neurocientífico que dirigió el trabajo.

Subraya que la visión artificial “no es como volver a ver”. Su principal objetivo es mejorar la orientación y la movilidad de las

 

 

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