Interfaces cerebro-máquina: ¿qué son y cómo funcionan?

Imagínese si pudiera controlar un robot o jugar un videojuego usando solo su mente. Suena a ciencia ficción, pero esto es exactamente para lo que ya se están utilizando las interfaces cerebro-máquina (IMC). Con aplicaciones que van desde el entretenimiento hasta la medicina, los IMC están configurados para cambiar el mundo de la tecnología tal como lo conocemos. ¿Pero qué son exactamente? Y como funcionan

Este artículo cubrirá todo lo relacionado con las interfaces cerebro-máquina, incluidos ejemplos actuales, cómo funcionan y para qué se podrían usar los IMC en el futuro.

¿Qué es una interfaz cerebro-máquina?

Las interfaces cerebro-máquina (BMI), también conocidas como interfaces cerebro-computadora, son dispositivos que conectan su cerebro con un dispositivo externo. Pueden leer la actividad del cerebro humano y comunicar esa información directamente a un sistema informático. Por ejemplo, un IMC podría ayudar a un paciente a controlar una prótesis robótica. O podría permitir al usuario escribir en un procesador de texto usando solo sus pensamientos.

Los IMC pueden ser invasivos o no invasivos. Un IMC invasivo requiere cirugía y generalmente implica colocar electrodos directamente debajo del cuero cabelludo para comunicar las señales cerebrales con mayor precisión. Por otro lado, los IMC no invasivos se colocan sobre la cabeza sin cirugía y leen la actividad eléctrica de su cerebro. La desventaja es que gran parte de esta actividad es amortiguada por el cráneo, por lo que los IMC no invasivos suelen ser menos poderosos.

¿Cómo funcionan las interfaces cerebro-máquina?

Cuando pensamos, nuestro cerebro produce señales eléctricas enviadas a través de las células cerebrales (conocidas como neuronas). Estas señales eléctricas pueden ser captadas e interpretadas por dispositivos médicos y, de hecho, esto se ha hecho durante décadas para diagnosticar afecciones cerebrales.

Los dos métodos para hacer esto se denominan electroencefalografía (EEG) y electromiografía (EMG). EEG interpreta las señales eléctricas del cerebro, mientras que EMG interpreta estas señales de los músculos.

Para diagnosticar las condiciones del cerebro, las lecturas de EEG y EMG se comparan con la actividad cerebral "normal", y los estados patológicos producen patrones particulares en la actividad eléctrica del cerebro. Ahora, sin embargo, podemos ir aún más lejos.

Los avances recientes significan que podemos obtener más información de la actividad del cerebro, incluidos los estados emocionales, los movimientos o acciones que está a punto de realizar e incluso pensamientos particulares.

Los algoritmos de aprendizaje automático pueden determinar cómo "se ven" estos estados particulares (en términos de su actividad eléctrica). Estos algoritmos reciben muestras de datos de EEG y EMG de experimentos controlados, y se descubren patrones en la actividad cerebral. Luego, la actividad cerebral se monitorea y analiza en tiempo real para determinar estados mentales o acciones específicas (como "moverse a la izquierda").

Ejemplos actuales de IMC

Hay varios ejemplos actuales de IMC, muchos de los cuales son muy diferentes entre sí. Debido a que existe un gran potencial para lo que es posible con los IMC, muchos se están diseñando simultáneamente en campos completamente diferentes. Algunos IMC se utilizan principalmente con fines médicos, para permitir que las personas discapacitadas vuelvan a caminar o para controlar dispositivos sin el uso de las manos. Otros están diseñados para juegos y actividades de ocio.

Implantes cocleares

Los implantes cocleares no son lo que mucha gente consideraría cuando se menciona el IMC, pero en realidad son una de las primeras tecnologías que vincularon el cerebro de un usuario con una máquina. Funcionan devolviendo la sensación del sonido a las personas sordas o casi sordas. El implante se coloca quirúrgicamente debajo de la piel del usuario, utiliza un micrófono para captar el sonido circundante, luego aumenta y transmite el sonido a través de impulsos eléctricos al cerebro del usuario.

Musa

Musa es una "diadema sensible" que puede detectar estados emocionales en el usuario. La empresa de nueva creación tiene programas que se centran en el bienestar de los empleados. El empleado usa la diadema y puede administrar sus niveles de estrés y productividad basándose en la retroalimentación de la diadema.

Control de drones

En 2015, los investigadores de la Universidad de Florida desarrollaron una diadema BMI que podía permitir al usuario controlar un dron direccionalmente usando solo su mente.

Neurable

En 2017, Neurable lanzó un juego de prueba de concepto que era una sala de escape controlada por BMI. Los jugadores se pusieron un visor de realidad virtual y escaparon de la habitación usando solo sus pensamientos. Neurable planea desarrollar productos que le permitan controlar su teléfono inteligente (por ejemplo, omitir o pausar canciones) a través de su mente.

La famosa compañía de Elon Musk Neuralink es un ejemplo de IMC invasivo. Utilizando "hilos" implantados quirúrgicamente, Neuralink tiene como objetivo conectar el cerebro a una computadora a través de medios de ancho de banda ultra alto. El objetivo final de Neuralink es ayudar a los humanos a superar los sistemas tradicionales de inteligencia artificial. Neuralink ya ha sido probado (famoso) en un paciente mono, y el mono pudo jugar Pong simplemente pensando.

Otros ejemplos de IMC actualmente en desarrollo incluyen Kernel, NextMind, Neurosity y Nectome.

¿Para qué se utilizarán los IMC en el futuro?

Una aplicación de los IMC es proporcionar retroalimentación al usuario sobre sus estados mentales. Por ejemplo, un IMC podría detectar altos niveles de somnolencia o falta de atención y proporcionar advertencias en entornos de alto riesgo, como conducir o usar maquinaria peligrosa. Un IMC también podría usarse para regular las emociones o incluso reducir el dolor, que tiene varios usos potenciales para los militares.

Los IMC también tienen docenas de aplicaciones potenciales en medicina. Por ejemplo, podrían usarse para amputados para controlar prótesis avanzadas o tratar afecciones neurológicas como el Alzheimer o la enfermedad de Parkinson.

En el espacio del consumidor, los IMC podrían usarse para innumerables cosas. Los usuarios pueden controlar sus hogares inteligentes con la mente, encender y apagar las luces, cambiar de canal o incluso generar listas de reproducción automáticamente en función de su estado de ánimo. Sin lugar a dudas, habrá un gran espacio para los IMC en la realidad virtual y otros juegos donde el uso de controladores es una de las barreras finales para la inmersión total.

IMC: control mental

Indudablemente, las interfaces cerebro-máquina existirán en el futuro, más o menos de la forma exacta en que se describen en las películas de ciencia ficción. De hecho, muchos ya están disponibles comercialmente y tienen capacidades que pueden extender mucho el cerebro humano. Algún día, ya no necesitará presionar botones o escribir comandos. Podrás entrar a tu casa, encender y apagar las luces y jugar en realidad virtual sin usar las manos.

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