BIOMEDICINA

Cuidado Musk: salió a competir la UTEC en comunicación entre el cerebro y la máquina

Desde Fray Bentos se estudian las posibilidades de una Interfaz Cerebro Computadora; primero se  realizará una competencia de vehículos robóticos

ICC fray bentos
Laboratorio en la UTEC de Fray Bentos

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A finales de año se disputará el primer torneo de lo que se espera se convierta en un clásico nacional y regional: la competencia inaugural de vehículos robóticos controlados por Interfaces Cerebro Computadora (ICC).
¿Será en Silicon Valley bajo el auspicio del magnate Elon Musk? No. Será en Fray Bentos. ¿Pero será con algún controlador o joystick? No.

Ninguno de los 14 estudiantes de la UTEC que ya comenzaron a trabajar en el proyecto usará sus manos para ganar la competencia. ¿Y cómo los moverán entonces? Con órdenes dadas por el cerebro.

Lucas Baldezzari, docente de óptica y radiaciones de UTEC, lidera el aprendizaje, desarrollo y desafío final que disputarán los equipos y bautizados como Mentalink y Neurorace.

Pero este es solo el comienzo de un plan ambicioso: la carrera será la fase piloto para luego llevar la tecnología a una silla de ruedas y luego a otras tecnologías asistivas para personas que hayan perdido funciones motoras y de comunicación por accidentes de tránsito, accidentes cerebrovasculares (ACV) o enfermedades del Sistema Nervioso Central (SNC) como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).

A pesar de que es un área en la que se está investigando hace unos años en el mundo –la empresa Neurolink, de Musk, recién está probando un sensor en cerdos–˗todavía no hay ningún dispositivo comercial de una ICC completamente funcional.

La expectativa de Baldezzari es que sus alumnos, futuros tecnólogos en Ingeniería Biomédica y en Mecatrónica, cambien eso. “Uruguay puede ser tranquilamente, de acá a unos años, la referencia en investigación”, dijo a El País.

Múltiples usos: desde salud hasta transporte.

Una Interfaz Cerebro Computadora (ICC) puede tener múltiples usos. Una aplicación posible es el control seguro de automóviles. Lucas Baldezzari, docente de óptica y radiaciones de UTEC, indicó que el sistema puede monitorear la actividad cerebral del conductor para saber, por ejemplo, si se cuenta fatigado para impedir la acción o asistirlo en diferentes maniobras. Esto también puede ser aplicado en el ámbito militar para pilotos de aviones de guerra o tanques y también para el equipamiento industrial.
Una ICC también puede analizar si un paciente en aparente estado comatoso tiene todavía “cierto rango de conciencia o si está realmente en un estado vegetativo” como puede presuponer el personal médico.

La industria del entretenimiento también puede encontrar aplicaciones útiles de una ICC. Por ejemplo, se puede monitorear la actividad cerebral de un individuo mientras juega un videojuego para saber si lo disfruta o lo aburre y, en caso de que suceda la último, el sistema puede ofrecerle otros estímulos para mejorar el momento.

La parte que más le interesa a Baldezzari es la biomédica: una silla de ruedas o un brazo robótico controlados por el cerebro. Un caso posible es que cuando una persona piense en agarrar una cuchara, su actividad cerebral se decodifique en tiempo real, generando unos patrones de estimulación eléctrica en los músculos del brazo que hacen que pueda sujetar la cuchara.

Cómo lograr la comunicación entre cerebro y máquina.

Cuando una persona sana quiere mover un brazo, por ejemplo, se dispara una señal eléctrica en la corteza motora primaria que va a la primera neurona motora que luego hace sinapsis con otra y así hasta llegar al músculo que cumple la acción. Pero ese camino está trunco si el individuo perdió la movilidad. Lo que ofrece la ICC, según explicó Baldezzari, es un canal de comunicación alternativo al SNC. “Se saltea el camino normal”, ilustró.

La ICC lo que hace es registrar directamente la actividad electroencefalográfica del cuero cabelludo del sujeto, la interpreta y la procesa y, en consecuencia, genera un comando para que una computadora ejecute el pedido: moverse en alguna dirección, agarrar un objeto o hablar. “La interfaz viene a reemplazar, restaurar o mejorar las salidas naturales del SNC” cuando hay alguna falla, sostuvo.

“Hay casos donde la persona está atrapada en su cuerpo al tiempo que su estado cognitivo está sano. Hay casos tan severos por los que la gente no puede ni mantener enfocada la mirada. Tenés que ofrecerles herramientas para suplir esas falencias”, comentó. Y dio este ejemplo: “Un paciente con ELA con cierta remanencia de movimientos puede entrenarse con una ICC para cuando pierda toda la respuesta muscular. Podrá decir ‘sí’ o ‘no’ a través de una pantalla o a través de sonidos y eso ya le dará cierta autonomía”.

ICC fray bentos
Lucas Baldezzari en el laboratorio de la UTEC.

Pero para llegar a eso hay que fabricar primero el vehículo robótico. La base es la misma y se necesitan varias cosas. La primera es la adquisición, procesamiento, clasificación y generación de comandos a partir de encefalografías. Por eso al operador del robot se le colocará el casco con electrodos que se ven en las fotografías.

Este deberá enfocarse en un estimulador visual para que sea captada la señal que se origina en su cerebro cuando piensa que el robot debe, por ejemplo, “ir hacia adelante”.

Baldezzari explicó: “Existen las señales que se llaman potenciales evocados de estado estacionario. Si mirás un LED que se prende y se apaga con ocho hertz y yo registro la actividad cerebral a nivel de la región occipital que es donde están los centros de procesamiento visual y proceso esas señales, puedo ver la actividad neuronal sincronizada con el LED”.

Los potenciales evocados son los que se transforman en los comandos que luego se comunican al dispositivo.

“El pasaje de un vehículo robótico lúdico a una silla de ruedas sigue la misma teoría. La silla debe tener sensores de obstáculos y cierta inteligencia y autonomía, porque si la persona dice que quiere cruzar la calle (y hay obstáculos) o detecta un muro no debería avanzar”, apuntó el docente.

Y añadió: “El objetivo es tener en la UTEC un laboratorio de cibernética que esté enfocado a desarrollar soluciones de este tipo. Queremos que se visibilice esta temática y que se vea que esto funciona”.


Carrera de Ingeniería Biomédica en Fray Bentos.

La carrera de Ingeniería Biomédica en la UTEC integra la biología con la medicina y la ingeniería para solucionar problemas relacionados con los sistemas vivientes. Es decir, integra la medicina, la física, la matemática y las ciencias de la vida con las ciencias de la ingeniería. Estudia la biología, la medicina y los sistemas de salud con el fin de diseñar, aplicar e implementar tecnología para mejorar la salud y la calidad de vida.
Se dicta en Fray Bentos y tiene una duración de tres años.

Un estudiante de esta carrera se forma para diseñar y realizar dispositivos e instrumentos para el uso médico.

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