JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 20 – Número 55
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
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Citar como: Sierra Martinez,
N., & Angulo, N. Aplicaciones
de implantes cerebrales y su
trascendencia en la actualidad.
Journal Boliviano De Ciencias,
20(55). 69-87 https://doi.
org/10.52428/20758944.
v20i55.250
Revisado: 29/01/2024
Aceptado: 14/05/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Sierra Martinez, N.,
& Angulo, N. , Esta obra está
bajo una licencia internacional
Creative Commons Atribución
4.0.
Los autores/as declaran no tener
ningún conicto de intereses
en la publicación de este
documento.
Artículo de Revisión Bibliográca
Aplicaciones de implantes cerebrales y su trascendencia
en la actualidad
Applications of brain implants and their importance today
Sierra Martínez Natalia1 Angulo Noelia2
Carrera de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada del Valle – Cochabamba. Email:
nataliasierramartinez@hotmail.com, smn2019512@est.univalle.edu
Carrera de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada del Valle – Cochabamba. Email:
noeangulo123@gmail.com – an2019457@est.univalle.edu
RESUMEN
En la actualidad los avances en la neurociencia están tomando un papel muy
importante, debido a la necesidad de mejorar la calidad de vida de las personas.
El presente trabajo consiste en la descripción de las aplicaciones de los implantes
cerebrales y su trascendencia en la actualidad, con base en una revisión
bibliográca.
El implante cerebral ha llegado a ser considerado el futuro para el área de la
neurociencia debido a que se ha logrado avances considerables, además de tener
un futuro prometedor en la aplicación a personas con Alzheimer y Parkinson.
También, se lo toma en cuenta como una posible solución para recuperar el
movimiento en el caso de personas con parálisis, donde se busca tener control
de las extremidades mediante estímulos eléctricos generados por el implante
cerebral. A pesar de los benecios del dispositivo, hay algunas desventajas que
se deben tomar en cuenta, por ejemplo, el material para el dispositivo aún sigue
en estudio para una mayor vida útil. Por otro lado, hubo pacientes con cambios
de personalidad y un estado de depresión por la dependencia del aparato. Sin
embargo, con el implante cerebral en proyectos futuros se busca mantener el
control de robots y aviones exclusivamente por medio del pensamiento, también
se está creando un prototipo que permitiría conectar la mente con un ordenador.
Con todos los avances realizados y los que quedan por hacer, es necesario seguir
con el estudio acerca este tipo de dispositivos, ya que puede cambiar y mejorar
muchas vidas.
Palabras clave: Implante cerebral, neurociencia, interfaz cerebro-máquina,
estimulación cerebral, neuroprótesis.
ABSTRACT
At present, advances in neuroscience are taking on a very important role, due
to the need to improve people’s quality of life. The present work consists of the
description of the applications of brain implants and their current signicance
based on a bibliographic review. The brain implant has come to be considered
the future for the area of neuroscience because considerable advances have
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been made, in addition to having a promising future in application to people with
Alzheimer’s and Parkinson’s. It is also taken into account as a possible solution
to recover movement in the case of people with paralysis, where it is sought to
have control of the extremities through electrical stimuli generated by the brain
implant. Despite the benets of the device, there are some disadvantages that must
be taken into account, for example, the material for the device is still under study
for a longer service life. On the other hand, there were patients with personality
changes and a state of depression due to dependence on the device. However, with
the brain implant in future projects it is sought to maintain control of robots and
airplanes exclusively through thought, a prototype is also being created that will
allow connecting the mind with a computer. With all the advances made and those
that remain to be made, it is necessary to continue with the study of this type of
device, since it can change and improve many lives.
Keywords: Brain implant, neuroscience, brain-machine interface, brain
stimulation, neuroprosthesis.
INTRODUCCIÓN
El origen de la medicina se remonta prácticamente a la propia aparición del ser
humano, ya en el Neolítico se han detectado diferentes patologías como la artritis
o la acondroplasia, y hay muestras evidentes de que ya en esta época se realizaban
trepanaciones (Marqués, 2021). Desde el inicio de los tiempos el hombre tiene
como principal objetivo la supervivencia a su entorno, hicieron uso del ingenio y
creatividad con el n de encontrar las herramientas necesarias para su pervivencia.
Gracias a la ciencia e ingeniería se hicieron grandes descubrimientos cientícos,
grandes inventos para el benecio de la humanidad. La tecnología cada día
se vuelve primordial en muchos aspectos de la vida, y al hablar de salud, es
indispensable. La tecnología en la medicina salva vidas, mejora la salud y en
muchos casos contribuyen a una sanidad sostenible, son una serie de ventajas y
benecios que vienen con ella. Continuamente hay innovaciones y cada año se
hacen proyecciones de avances en este sector.
Durante mucho tiempo el cerebro ha sido estudiado de muchas maneras. La
neurociencia aborda el estudio del funcionamiento cerebral desde una perspectiva
multidisciplinaria, integrando aportes de diversas disciplinas como la física, la
química, la biología, la neurología, la genética, la informática, la psiquiatría y la
(neuro)psicología. Estos estudios son fundamentales para comprender los procesos
mentales, especialmente aquellos de naturaleza compleja, como la inteligencia, la
conciencia, la personalidad y las emociones (Tirapu Ustárro, 2024).
La neurociencia tiene varias ramas de estudio especícas como la neurociencia
cognoscitiva, esta se enfoca en la relación entre el cerebro y la mente desde
diferentes puntos de vista (Albright et al., 2000). De la misma forma la neurociencia
computacional explica cómo se utilizan las señales eléctricas y químicas en el
cerebro para representar y procesar información (Sejnowski et al., 1988).
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Entre las primeras investigaciones en relación con el desarrollo de chips
informáticos, según Horgan (2005), Theodore Berger elaboró chips capaces de ser
enlazados con las neuronas en un esfuerzo por compensar la perdida de memoria.
Explicó que debido a las condiciones del cerebro y la corrosion que podría sufrir el
chip, el desao en la creacion de estos dispositivos esta en establecer una conexión
able y de largo plazo entre las neuronas y el implante.
El implante cerebral no solo toma en cuenta el avance en la creación del puente
entre cerebro-máquina, sino tambien signica tener la posibilidad de tener un
dispositivo que pueda mejorar la calidad de vida de las personas con perdida de la
función muscular, teniendo como objetivo devolver la capacidad del movimiento
de brazos y piernas. Además con el implante, es posible tratael Parkinson mediante
estimulos, de la misma forma se lograría tratar el Alzherimer, en cuento a mejorar la
memoria y en otros casos evitar la perdida de memoria, incluso el implante podría
ser utilizado en personas con depresión. Hay investigaciones que han evaluado
la estimulacion cerebral profunda en regiones como el núcleo accumbens (NAc),
esta región es la puerta de entrada en el circuito de la recompensa y el placer,
de modo que al no funcionar correctamente, estaría directamente relacionado con
dos manifestaciones fundamentales del trastorno depresivo. Reportes anteriores
de individuos con trastorno depresivo resistente al tratamiento (DRT) que han
sido sometidos a Estimulación Cerebral Profunda (DBS) en el Núcleo Accumbens
(NAc) han demostrado mejoras en el estado de ánimo e incluso observaron cambios
positivos en la interaccion social con su entorno. Sin embargo los casos de estudio
son pocos por lo cual es neceseario más investigaciones para que en un futuro se
pueda realizar estas estimualciones mediante implantes cerebrales (Pérez et al.,
2020).
Este trabajo tiene la nalidad de dar a conocer que, dentro de los avances
tecnológicos en el área de la neurociencia, se tiene al implante cerebral, que
tiene como objetivo principal, generar una interfaz cerebro-máquina o cerebro-
computadora. Se expondrá las características que posee y la manera en la que es
implementado en el paciente, analizando los pros y contras del dispositivo. Es
difícil prever lo que depara la ciencia médica, sin embargo, es necesario adaptarse
y seguir el desarrollo de la medicina para ofrecer los servicios médico-tecnológicos
precisos para salvar y mejorar la calidad de vida.
METODOLOGÍA
•Denición del tema
El presente estudio pretende aumentar los conocimientos referentes a las
investigaciones en el campo de la ingeniería biomédica, reejados en una
recolección bibliográca donde se analiza los avances y los resultados de
investigaciones realizadas en la carrera. Otro de los motivos esenciales para llevar
a cabo la investigación es que la misma representa todos aquellos intereses que
se quiere alcanzar al culminar la carrera, además de implementar este tipo de
investigaciones en el país y el deseo constante de superación.
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Ya teniendo trabajos de investigación base sobre nuevos avances en la profesión que
se está desarrollando, se comenzó con la búsqueda de información referente al área
en la cual se quería realizar el estudio. Se identicaron bastantes descubrimientos
tecnológicos en el campo de la medicina, los cuales han hecho un gran aporte
a la evolución de los diferentes tratamientos o procedimientos médicos que se
practican, tal es el caso del implante cerebral que maniesta grandes avances
en el campo de la neurociencia. Debido al amplio campo sobre el tema, nace
una pregunta fundamental para la denición del objeto por estudiar: ¿Qué es un
implante cerebral? tomando en cuenta la extensa cantidad de respuesta encontradas,
nacieron muchas más interrogantes con las cuales se pudo consolidar el trabajo. La
selección del tema a investigar se debió a la complejidad de este dispositivo y la
tecnología aplicada para su funcionamiento, además de los benecios que se puede
tener con su implementación.
•Fijar los límites de la investigación
Los límites establecidos para la elaboración del documento partieron de la pregunta
base ¿Qué es un implante cerebral? Mediante la cual fueron denidas las preguntas
de investigación que delimitarían el tema, donde se buscó estructurar el desarrollo
con los puntos de estudio más importantes del implante cerebral, y se llegó a las
preguntas de ¿Cómo funciona un implante cerebral y qué propósito tiene?; ¿Qué
características posee?; ¿Cómo es implementado en el paciente?; ¿Qué benecios
y riegos se tiene al usar este tipo de implante? Y nalmente ¿Qué avances se
obtuvieron en las últimas pruebas de funcionamiento?
•Obtención y ltrado de fuentes de información respecto al tema elegido
En primer lugar, se llevó a cabo una búsqueda en Google Scholar de documentos
e investigaciones de neurociencia publicados por diferentes fuentes a nivel
internacional. Para poder realizar una investigación más especíca se tomó en
cuenta las palabras claves como ser implante cerebral, interfaz cerebro máquina,
implante neural, avances en neurociencia, proyectos en neuroprótesis, implante
electrónico. Se buscó en revistas, páginas web y periódicos en las que fueron
mencionados los avances de los implantes cerebrales. Esta búsqueda se hizo tanto
en español como en inglés y sin límite de fecha. Entre las fuentes se tiene dos
periódicos Belandria Soa, El Ciudadado (2019); Song Aly, La Voz de Galicia
(2020); Hamzelou Jessica, Heraldo(2017); New Scientist, Hamzelou Jessica
(2017); The New York Times, Carey Benedict (2018); Advanced Funtional
Materials, Bettinger Christopher(2018) ; Institut Guttmann (2018); Nature
Outook:The brain, Drew Liam (2019); IEEE Spectrum, Bouton Chad (2021); y
la fuente de la que se encontro mayor cantidad de información es la página web
teniendo entre este 12 de las fuentes las cuales son Xacata, Pastor Javier (2015);
Salud Carlos Slim,Francisco Ponce (2016); Nasa, Lineberry Denise (2017); Clinic
Barcelona, Falgas Martinez (2018); The Verge, Chen Angela (2018); Institut
Guttmann(2018); Future and Healthcare, Musk Elon(2019); NeuroClass, Marte
Hugo(2019); OpenMind BBVA, Martín Bruno(2019); Parkinson’s Foundation
(2021); MCPRO, Juan Ranchal (2021) y Clinic Cloud, Marqués Frederic (2021).
Se analizaron además las referencias bibliográcas de los elementos seleccionados
con el n de rescatar otros estudios potencialmente incluibles para la revisión.
El principal criterio de exclusión fue que los artículos no incluyeran información
sobre el autor y la fecha de publicación de este.
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•Redacción de la investigación
En la elaboración del desarrollo del trabajo, se tomó en cuenta los ámbitos más
importantes que abarcan gran parte de la investigación respecto de los implantes
cerebrales, se buscó responder a las preguntas de investigación planteadas llegando
a establecer 5 puntos principales: El implante cerebral y su propósito en la actualidad,
donde se explicaron los antecedentes respecto del tema y algunos avances actuales.
El segundo punto es características, funcionamiento y tipos de implantes; el tercer
punto es el proceso de interfaz cerebro-máquina; el cuarto punto es efectos del uso
de implantes cerebrales y el quinto punto es futuros avances respecto a implantes
cerebrales.
DESARROLLO
El implante cerebral y su propósito en la actualidad
En los últimos años, los avances de la tecnología han permitido encontrar una
solución a muchos desafíos e incógnitas de la medicina, cosas que antes parecían
imposibles, actualmente son una posibilidad o están en proceso de estudio. Los
implantes cerebrales o implantes neurales son un claro ejemplo del desarrollo
de la tecnología en la medicina. Estos dispositivos implantables, son electrodos
posicionados de forma quirúrgica, directamente en el tejido encefálico. Tienen
la nalidad de captar señales eléctricas derivadas de las sinapsis de grupos de
neuronas determinadas o bien de estimular las conexiones neurales (Marte, 2019).
En marzo de 1998, un paciente diagnosticado de “síndrome de cautiverio”
se convirtió en el primer sujeto al que le conectaron en el cerebro una interfaz
cerebro-ordenador que le permitía comunicarse con un ordenador, puesto que
podía desplazar un cursor con su pensamiento. Este descubrimiento tecnológico
fue llamado implante cerebral biónico, Maguire & McGee (2010), dieron a conocer
la posible activación de una BCI sencillamente con el raciocinio. Los primeros
trabajos sobre conexión directa del cerebro con manipuladores locales y remotos
fueron hechos por investigadores en neurociencias de la Universidad de Duke
que lograron entrenar a un mono para que controle con su pensamiento un brazo
mecánico.
Las pruebas realizadas a monos fueron una experiencia completamente nueva.
Según Nicolelis et al (2009), la Figura 1 muestra el proceso que se llevó a cabo.
El mono se encontraba frente a una pantalla de vídeo en la que se proyectaban
las imágenes de un cursor y objetivos visuales, este adquiría los objetivos con el
cursor, ya sea manualmente mediante un joystick o por la actividad de poblaciones
de células motoras corticales. Se le implantaron matrices de microalambres en
dos áreas corticales motoras (premotora dorsal, PMd y motora primaria, M1) y un
área somatosensorial primaria (S1). Los círculos rojos indican pares de electrodos
utilizados para la interfaz, esta contaba con líneas entre los electrodos para indicar
los límites del campo receptivo. La palma del mono tenía regiones sombreadas que
indicaban los campos receptivos para los pares de electrodos utilizados para ICMS
y nalmente utilizaba los parámetros del tren de pulsos ICMS.
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Figura 1. Esquema del paradigma experimental
Fuente: Nicolelis et al, 2009. (Traducido por las autoras)
Cada descubrimiento acerca los implantes cerebrales, ha dado a conocer las posibles
soluciones a dicultades a nivel neuronal que pueden ser curadas, gracias
al uso de este tipo de implante. Granado (2015), analizó el estudio del grupo
conformado por investigadores de The California Institute of Technology y The
University of Southern California, donde construyeron un implante cerebral que
tiene como nalidad devolver la sensación de control a los pacientes con traumas
por lesiones. Es un implante que permite el movimiento de la mano robótica de
la Figura 2 mediante impulsos cerebrales, es decir que este implante permitiría
a personas con parálisis a controlar el brazo robótico mediante los impulsos
cerebrales, sin necesidad de que el paciente este en contacto con cables al brazo
robótico, permitiendo una mayor autonomía, pero con una cierta movilidad
limitada.
Figura 2. Registro del control de la mano robótica
Fuente: Granado, 2015. (Traducido por las autoras)
De la misma forma, el proyecto multicéntrico diseñado por cientícos del Thomas
Jeerson Hospital University, Emory University Hospital, University of Texas
Southwestern Medical Center, Dartmouth-Hitchcock Medical Center y Hospital
of the University of Pennsylvania ha desarrollado un implante cerebral con el n
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de mejorar la memoria. Carey (2018) arma que el dispositivo funciona como un
marcapasos, envía impulsos eléctricos para ayudar al cerebro cuando hay dicultad
al retener información nueva, pero se queda en pausa cuando detecta que el cerebro
está funcionando bien.
Todas las investigaciones que se han ido realizando respecto al tema durante los
últimos 15 años, han demostrado que cada vez la relación que se pueda establecer
entre humano-máquina está más cerca de lo que se pensaba. Es decir que las
limitaciones que se tenían antes ya no serán un obstáculo en la actualidad.
Características, funcionamiento y tipos de implantes
Con el n de comprender el funcionamiento de los implantes cerebrales, se
debe conocer el concepto de neuroprótesis. Son conocidas como tecnología de
estimulación eléctrica que reemplazan a los sistemas y organismos neuromusculares
dañados o de mal funcionamiento, intentando restaurar procesos corporales
normales, creando o mejorando la función, y reduciendo el dolor. Estos sistemas
pueden ser implantados o utilizados de manera externa sobre el cuerpo Muccio
(2005).
Se considera que están denidas como interfaces neuronales de salida que
convierten las intenciones del cerebro en acciones externas, actuando como
interfaces neuronales de entrada, toman toda la información del entorno y la
convierten en percepciones (Pastor, 2015).
Según la página web del instituto Guttman (2018), la neuroprótesis, es el resultado
de la aplicación de los últimos avances tecnológicos, fundamentalmente en
microelectrónica, computación y cirugía. Actualmente, es el campo de estudio que
más está contribuyendo a la mejora de la calidad de vida de personas con lesiones
neurológicas (www.guttmanninnova.com).
Según Musk (2019), gracias a la neurocirugía, el implante de la Figura 3 es colocado
en el cerebro para poder conectarse a miles de neuronas y registrar su actividad.
La información obtenida de las neuronas y su actividad se interpreta a través de
un procesamiento digital en tiempo real. Esta interpretación permite enviar nuevos
datos al implante que enviará señales eléctricas para estimular determinadas
neuronas previamente identicadas. Estas señales o estímulos enviados por el
implante permiten al cerebro iniciar una acción, como la capacidad de controlar
máquinas, ordenadores o dispositivos móviles.
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Figura 3. Modelo del implante cerebral
Fuente: Musk, 2019. (Traducido por las autoras)
Los investigadores Naufel & Klein (2020), informaron que para garantizar registros
neuronales consistentes a largo plazo, se están desarrollando microelectrodos
intracorticales de próxima generación con un mayor énfasis en la reducción de la
respuesta neuroinamatoria y mejor calidad de grabación. Se puede ver progresos
en la elaboración, desde los materiales inorgánicos tradicionales hasta el enfoque
en minimizar la huella de microelectrodos o incorporar materiales compatibles,
moléculas bioactivas, polímeros conductores o nanomateriales.
Según la fuente mencionada anteriormente, Marte (2019), divide los implantes
cerebrales en dos grupos: Implantes receptores que tiene como nalidad obtener
y transmitir información de la actividad cerebral, e implantes estimuladores que
transmiten toda la información mediante impulsos eléctricos que llegan el tejido
encefálico. Esta clasicación cuenta con aplicaciones que se están utilizando en
diversos ámbitos, permitiendo a un sinnúmero de personas recuperar la esperanza
de una cura para sus padecimientos que, en algunos casos, son de pronóstico poco
alentadores.
Proceso de interfaz cerebro-computadora (ICC) o (BCI)
Desde el año 1929, el doctor Hans Berger aplicó por primera vez la técnica de la
electroencefalografía, esta fue utilizada por doctores y cientícos para averiguar
el manejo del cerebro. Además, se ha especulado sobre la probabilidad de utilizar
el electroencefalograma para descifrar intenciones, de manera que una persona
pudiera mantener el control de determinados dispositivos desde su actividad
cerebral (Ramos-Argüelles et al.,2009).
Los sistemas de Interfaz Cerebro-Computadora según Moreno et al (2019), se
basan en la característica del cerebro de emitir señales eléctricas, y cómo a través
de la captación de estas señales, se pueden generar comandos de computador que
controlen sistemas como sillas de ruedas con motores.
Las tecnologías interfaz cerebro-computadora y la estimulación eléctrica funcional
han avanzado signicativamente en las últimas décadas. El signicado de la
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interfaz cerebro-maquina, es muy importante porque gracias a esta, se lograr crear
el puente entre dos elementos que juntos podrían cambiar la vida de las personas.
Las interfaces cerebro-computadora según Bouton (2020), han proporcionado
grabaciones neuronales con mayor resolución espacial y se han combinado con
sosticados algoritmos de decodicación neuronal y sistemas de estimulación
eléctrica para descifrar señales adquiridas en el cerebro y traducirlas en patrones
espacio-temporales. Estos algoritmos de decodicación deben aprender a reconocer
patrones neuronales en el cerebro que se generan cuando un usuario piensa en un
movimiento que le gustaría ejecutar.
El sistema de interfaz cerebro-computadora ayuda a obtener una comunicación
directa entre la actividad cerebral y un dispositivo externo para realizar una acción.
Alrumiah et al (2020), explica que las ondas cerebrales son el componente principal
del sistema interfaz cerebro-computadora. El procesamiento del sistema comienza
con la adquisición de señales cerebrales, procesando estas señales y luego ejecuta
una acción especíca. La Figura 4 da a conocer la estructura de cualquier sistema
ICC en el que las señales cerebrales son detectadas por los electrodos en el cuero
cabelludo, el cráneo o dentro del cerebro humano, y se procesan para extraer las
características deseadas que se consideran las intenciones del usuario.
Primero se realiza el proceso de adquisición de señal del usuario o paciente, en
el que mediante electrodos y un amplicador, se obtienen los datos para llevarlos
a un convertidor A/D y ser almacenados. A continuación, el siguiente paso es
el procesamiento de la señal, donde se busca cancelar los artefactos, extraer la
información característica y relevante de la señal para nalmente ser traducida.
El tercer paso es la aplicación con el dispositivo, en el cual se tiene al controlador
del dispositivo mediante una interfaz de control o manejo para llevar a cabo los
estímulos.
Figura 4. Estructura básica del sistema BCI o ICC
Fuente: Alrumiah et al, 2020
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El estudio de seguimiento de Simeral et al (2011), se centró en la información crítica
obtenida de un grupo de pacientes con implante de una matriz de microelectrodos
intracorticales. El seguimiento se realizó en cinco días consecutivos, donde se
hicieron ensayos a un paciente tetrapléjico, después de 1000 días de la implantación
de una matriz de microelectrodos intracorticales, con los resultados de la Figura 5,
se demostró que dicho sistema de interfaz neuronal puede proporcionar un control
repetible y preciso de una interfaz de computadora.
Figura 5. a) Demostración de las pruebas de validación durante la construcción
del ltro en el día 1000. b) Distribución de distancias entre el cursor neuronal y el
borde del objetivo para todos los clics durante la tarea de evaluación.
Fuente: Simeral et al, 2011. (Traducido por las autoras)
Existen diversas clases de BCI en desarrollo que emplean diferentes sensores y
algoritmos de decodicación (Martini et al., 2019). Las BCI intracorticales utilizan
sensores que se implantan quirúrgicamente en la supercie cortical, permitiendo
el acceso a neuronas individuales ricas en información y potenciales de campo
locales sin degradación en el contenido de la señal debido al promedio espacial
y al ltrado óseo presentes en enfoques no quirúrgicos (Brandman et al., 2017).
Cualquier dispositivo médico implantado debe contar con un perl de seguridad
adecuado antes de su uso clínico. Esto garantiza que los pacientes, cuidadores y
profesionales de la salud puedan tomar decisiones informadas sobre los riesgos y
benecios asociados.
En este contexto, se han realizado dos revisiones que abordan la seguridad de
las BCI implantadas. Una de ellas se centra en conjuntos de electrodos de stent
endovascular, informando principalmente sobre el rendimiento de los electrodos
y las características estructurales del seno venoso implantado (Sauson Soldozy et
al., 2020). La otra revisión incluye un análisis de conjuntos de microelectrodos
intracorticales, incluyendo algunos datos inferidos de los participantes del ensayo
BrainGate. Sin embargo, la única métrica de seguridad reportada fue la duración de
la implantación del dispositivo, utilizada como marcador sustituto de los días sin
complicaciones importantes (Bullard et al., 2020).
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Efectos del uso del IC
Al tener tantos avances realizados con respecto al implante cerebral, se tuvieron
como resultados muchos benecios posibles hacia las personas con enfermedades
neurodegenerativas, problemas de parálisis parcial o total de las funciones
musculares o incluso descubrimientos en el control dispositivos electrónicos
mediante el pensamiento. Según Ramirez et al (2016), se ha descubierto que la
estimulación subtalámica mediante implantes cerebrales ayuda al cerebro de las
personas con Parkinson incluso 10 años después de que éste se haya realizado,
asegura que los pacientes con este tipo de implante presentan una mejora en la
función motora transcurrido este periodo de tiempo.
Los procedimientos quirúrgicos de las cirugías en un estado del paciente despierto
y dormido dieron resultados que demostraron la precisión de la focalización de la
colocación de los cables es conable, además de un procedimiento seguro. No hubo
diferencias signicativas en los resultados clínicos, los costos o las complicaciones
entre las técnicas (Wang et al., 2019).
La estimulación cerebral profunda del núcleo subtalámico es una técnica ecaz y
segura en personas con Parkinson. Una organización sin nes de lucro (Parkinson’s
Foundation), dio a conocer los avances de recuperación de pacientes con Parkinson,
armó que una de las posibles soluciones es el dispositivo médico operado por
baterías, implantado quirúrgicamente llamado neuroestimulador, similar a un
marcapasos cardíaco y de un tamaño similar al de un cronómetro, sirve para
administrar estimulaciones eléctricas a áreas especícas del cerebro que controlan
el movimiento, bloqueando las señales nerviosas anormales que causan temblores
provocando la pérdida de control muscular (Parkinson’s Foundation, 2021).
El Alzheimer es una enfermedad que implica la pérdida progresiva de las neuronas,
teniendo como consecuencia que el sistema nervioso no pueda realizar su función
con normalidad (Falgas Martínez, 2018).
Los ensayos clínicos de los dispositivos implantados en pacientes de la fase 2
realizados en The Barrow Center for Neuromodulation por Ponce (2016), dieron
como resultado que el uso de la estimulación profunda cerebral en pacientes con
Alzheimer es completamente seguro. Han indicado la posibilidad de ralentizar
el deterioro cognitivo en algunos pacientes, e incluso se ha demostrado cambios
metabólicos en el cerebro que puede demorar la progresión de la enfermedad.
Según Asaad et al (2016), hasta el día 90 del postoperatorio, no hubo evidencia de
morbilidad neurológica permanente ni casos de mortalidad. Este ensayo sugirió
que la estimulación profunda cerebral bilateral se puede realizar de forma segura
y fue bien recibida por el grupo de pacientes. Quedó por evaluar la seguridad
y ecacia de la estimulación eléctrica durante un año en el grupo de pacientes.
La estimulación cerebral mediante los implantes cerebrales podría controlar los
ataques de epilepsia, demencia e incluso la depresión.
Una de las últimas investigaciones realizadas por Nikunj Bhagat, Santosh
Chandrasekaran y Richard Ramdeo se basaron en implantes cerebrales para el
control de alta delidad de las extremidades paralizadas. Bouton (2021), arma
que emplearon otro elemento tecnológico portátil no invasivo que proporciona un
control menos preciso, pero tiene la ventaja de no requerir cirugía cerebral, además
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que fue una de las primeras veces que una persona paralizada logró controlar sus
propios músculos con un implante cerebral.
En la Figura 6, se ilustra el funcionamiento del implante, el cual capta las señales
neuronales generadas por la persona (1). Estas señales cerebrales, inicialmente
ruidosas, son posteriormente decodicadas por un procesador alimentado (2). A
continuación, se envían instrucciones de estimulación nerviosa a un parche de
electrodos (3) ubicado en el antebrazo del paciente.
Cuando la persona agarra un objeto, los sensores ubicados en la mano (4) registran
la información sensorial. Todos los datos recopilados son enviados de vuelta a
través del procesador, y las instrucciones de estimulación se transmiten a conjuntos
de electrodos implantados en la corteza sensorial (5). Este paso permite a la persona
sentir el objeto y ajustar su agarre según sea necesario.
Adicionalmente, otro conjunto de electrodos ubicados en la médula espinal (6)
estimula los nervios espinales durante este proceso, con la esperanza de fomentar
el recrecimiento y la reparación.
Figura 6. Funcionamiento del implante cerebral y el parche de electrodos
Fuente: Bouton, 2021. (Traducido por las autoras)
A pesar de la evolución con respecto a este tipo de implante, hay ciertas dicultades,
tanto en materiales como en algunas consecuencias a largo plazo en el uso de estos
dispositivos. Según Chen (2018), los implantes en el cerebro no son intrínsecamente
peligrosos. La implantación no es dolorosa ya que no hay neuronas sensoriales en
el cerebro, tampoco provoca enfermedades crónicas. Puede romper algunos vasos
sanguíneos, pero estos vasos suelen tener tres o cuatro cabellos humanos de ancho,
por lo que no causaría, un derrame cerebral. Tampoco afectaría a la capacidad
cognitiva.
Una de las dicultades mencionadas por Bettinger (2018), es la vida útil del
dispositivo, ya que simplemente no es muy práctico tener una cirugía elaborada y
que ese dispositivo solo funcione unos pocos meses. Por eso, se está trabajando en
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formas de extender la vida útil de estos dispositivos, además de tomar en cuenta
las posibles reacciones que puede tener el cuerpo a ciertos materiales utilizados en
el dispositivo.
Por otra parte, Martin (2019), arma que uno de los efectos que tuvo uno de los
pacientes con un implante cerebral, fue el cambio de personalidad, el caso de Neil
Harbisson, es un claro ejemplo, ya que este paciente desarrollo una dependencia tan
grande que no se considera completamente humano, es decir que sin el dispositivo
entra en un estado de depresión por la dependencia del aparato. También se ha
generado efectos secundarios debido a la estimulación profunda cerebral, donde
se ha desarrollado una hipersexualidad, adicción al juego y otros comportamientos
impulsivos. Otros pacientes arman haber percibido alteraciones referentes a la
percepción del ‘yo’.
Según Drew (2019), Para los neuroéticos, surge una preocupación ante la
inserción de un dispositivo de toma de decisiones en el cerebro de un individuo,
planteando interrogantes sobre la continuidad de su autonomía, especialmente
cuando estos sistemas de bucle cerrado incorporan cada vez más software de
inteligencia articial capaz de adaptarse de manera autónoma en sus operaciones.
En situaciones como la de un dispositivo diseñado para monitorear la glucosa en
sangre y controlar automáticamente la liberación de insulina para tratar la diabetes,
la toma de decisiones en nombre del paciente no suscita controversias. No obstante,
las intervenciones bien intencionadas en el cerebro no siempre son recibidas de
manera positiva. Por ejemplo, una persona que utiliza un sistema de bucle cerrado
para manejar un trastorno del estado de ánimo podría encontrarse incapaz de
experimentar emociones negativas, incluso en situaciones consideradas normales,
Es decir que, si cuentas con un dispositivo que constantemente interviene en tu
pensamiento o toma de decisiones, podría comprometerte como agente, por lo que
se encontró con el término “simbiosis radical”. Moya y Peretó (2011), denen la
simbiosis como un término, que signica una coexistencia íntima de dos especies
para benecio mutuo. De acuerdo con la fuente mencionada anteriormente, a
medida que se trabaja para conectar el cerebro humano a las computadoras, se
utiliza cada vez más para describir la relación potencial de los humanos con la
inteligencia articial. Fusionar tecnologías digitales con cerebros humanos puede
tener efectos provocadores, sobre todo en el comportamiento de las personas.
Futuros avances respecto de los implantes cerebrales
Las metas a futuro para la ampliación de los sentidos humanos de la NASA
integran el desarrollo de tecnologías que permitan la construcción de una BCI que
logre agrandar las habilidades de los sentidos. Se ha invertido mucho dinero para
nanciar la investigación del desarrollo de sistemas cerebro-máquina. El objeto
de dichos proyectos es mantener el control de robots y aviones exclusivamente
por medio del pensamiento (Lineberry, 2017). También existe una técnica que
según Belandria (2019), ha sido probada en ratones, esta podría ayudar a detectar
anticipadamente enfermedades cerebrales como el Parkinson o el Alzheimer. Un
grupo de investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea
(KAIST), la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos), ha creado un
dispositivo que puede manipular los circuitos neuronales utilizando un pequeño
implante cerebral controlado por un teléfono inteligente.
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Elon Musk anunció avances sobre el implante cerebral que está desarrollando,
este prototipo permitiría conectar la mente con un ordenador, entre algunos de sus
avances se tiene el prototipo probado en un chancho. Song (2020), da a conocer que
la conexión es realizada a través de bluetooth, este dispositivo fue probado por dos
meses en cerdos y se observó que el implante era capaz de leer sus pensamientos
mientras jugaba, entrenaba y dormía, en el futuro se planea utilizar tecnología
inalámbrica que permita aumentar la transferencia de datos. De la misma forma,
otra prueba tuvo como objeto de estudio a un mono. Ranchal (2021), arma que
el mono cuenta con un implante inalámbrico en el cráneo con el que puede jugar
videojuegos con la mente. Sin un controlador al que agarrarse, el cerebro del mono
envía los impulsos con la intención de mover la pala de Pong de forma manual y el
implante hace el resto para hacer de puente.
Además, Dong Song investigador de la Universidad del Sur de California desarrolló
el dispositivo que integra un software programado con un neurocódigo identicado
y desarrollado a partir del análisis y estudio de las señales cerebrales (Barral, 2017).
El implante cerebral genera impulsos que replican el patrón de un cerebro normal,
constituyendo una especie de by pass cerebral para sortear la región dañada. El
mismo ya fue probado en humanos, pacientes que poseían electrodos implantados
en el cerebro como parte de un tratamiento para la epilepsia. Hamzelou (2017),
anuncia que el implante había estimulado tanto a los pacientes que, la capacidad
de recordar momentos a corto plazo mejoró en más de un 15%. Mientras que la
memoria operativa registró un aumento de más de 25%.
CONCLUSIONES
A partir del desarrollo de la investigación, se ha concluido que el implante cerebral
es un avance tecnológico que podría cambiar la vida de muchas personas, tanto
como para personas con pérdida de función muscular, o personas que sufren con
Parkinson, Alzheimer e incluso pacientes con depresión. Con toda la información
obtenida, se estableció que los avances iniciaron alrededor del año 2000, donde
se vieron las primeras interfases entre el cerebro y la computadora, generando
estímulos que permitieron el control de un cursor. Todos los procedimientos dieron
a entender que había la posibilidad de la creación de un puente entre el cerebro y
la computadora, permitiendo una conexión que a futuro podría ser beneciosa para
muchas personas.
En cuanto a la clasicación de implante cerebrales, se analizó dos tipos, los
implantes receptores que tiene como nalidad obtener y transmitir información de
la actividad cerebral, e implantes estimuladores que transmiten toda la información
mediante impulsos eléctricos que llegan el tejido encefálico. Esta clasicación tiene
aplicaciones que se están utilizando en diversos ámbitos, permitiendo recuperar la
esperanza de una cura para padecimientos que, en algunos casos, son de pronóstico
poco alentadores. Se dieron a conocer los avances realizados en los últimos años,
Siendo la mayoría creación necesaria de una matriz cerebro-computadora o
también conocida como ICC.
Muchas investigaciones tuvieron resultados óptimos, tanto en el funcionamiento
del implante como la implementación de este en otros organismos y seres
humanos. En el caso de la enfermedad de Parkinson, un estudio dio a conocer
que al administrar estimulaciones eléctricas a áreas especícas del cerebro que
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controlan el movimiento, se logra bloquear las señales nerviosas anormales que
causan temblores. Así mismo en el Alzheimer, el dispositivo dio indicios de la
posibilidad de disminuir el deterioro cognitivo en algunos pacientes, ralentizado la
pérdida de memoria. En casos de parálisis, estudios lograron que una persona con
vuelva a tener control de su brazo después de 20 años, logrando levantar un vaso de
agua. En las pruebas preliminares en animales, un mono fue capaz de tener control
de un cursor de computadora mediante el pensamiento.
A pesar de los buenos resultados en la presente revisión bibliográca, se detectaron
algunas dicultades al realizar los implantes cerebrales, por ejemplo, la búsqueda
de un material adecuado aún sigue siendo un tema estudiado por los cientícos.
Otros aspectos que se tomaron en cuenta fueron las pruebas realizadas, algunos
pacientes sufrieron ciertas alteraciones emocionales después de colocar el implante.
Es decir, hubo pacientes con cambios de personalidades, otros presentaron un
estado de depresión por la dependencia del aparato y también se ha generado
efectos secundarios, donde se ha desarrollado una hipersexualidad, adicción al
juego y otros comportamientos impulsivos, incluso hay pacientes que arman
haber percibido alteraciones referentes a la percepción del ‘yo’.
Todos estos efectos fueron analizados y se concluyó que, a pesar de las dicultades,
el implante sería de ayuda para muchas personas alrededor del mundo, iniciando
un estudio en Bolivia respecto al tema traería muchos avances en la medicina y el
estudio de un órgano tan complejo como lo es el cerebro. En las investigaciones a
futuro, se busca mantener el control de robots y aviones exclusivamente por medio
del pensamiento, también se está creando un prototipo que permitiría conectar la
mente con un ordenador para que pueda ser controlada mediante el pensamiento.
De la misma manera se está diseñando un implante que genera impulsos donde se
replica el modelo de un cerebro normal, creando una especie de by pass cerebral
para eludir la región dañada.
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