Un equipo de investigadores ha desarrollado un método de comunicación para un paciente en un estado de enclaustramiento total o “síndrome de cautiverio” (el estado más avanzado del locked-in syndrome, en inglés), utilizando un ordenador para decodificar letras a partir de señales cerebrales. Los hallazgos sugieren que la comunicación verbal utilizando una interfaz cerebro-computadora (BCI) es posible para pacientes en un estado completamente bloqueado que sufren este “síndrome de cautiverio”.
El trabajo, publicado este martes en la revista Nature Communications, describe un sistema de neurorretroalimentación auditiva, un tipo de BCI, que el equipo de Ujwal Chaudhary implantó en el cerebro del paciente, un hombre de 34 años con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y en un estado de enclaustramiento total, sin control muscular voluntario. Utilizando las dos matrices de microelectrodos intracorticales implantadas quirúrgicamente en su corteza motora del paciente, los investigadores comprobaron que podía formar palabras y frases para comunicarse a una velocidad promedio de aproximadamente un carácter por minuto.
Salir del “cautiverio”
El participante, que vive en casa con su familia, ha aprendido a generar actividad cerebral intentando diferentes movimientos. Estas señales cerebrales son captadas por los microelectrodos implantados y son decodificadas por un modelo de aprendizaje automático en tiempo real. El modelo mapea las señales para que signifiquen "sí" o "no". Para revelar lo que el participante quiere comunicar, un programa de ortografía lee las letras del alfabeto en voz alta de una en una. Cuando percibe estas señales acústicas, puesto que el paciente no puede ver por culpa de su enfermedad - y a través de neurofeedback auditivo- , el participante puede elegir 'sí' o 'no' para confirmar o rechazar la letra, formando en última instancia palabras y oraciones completas.
El paciente podía formar palabras y frases para comunicarse a una velocidad de un carácter por minuto
"Este estudio responde a una pregunta de larga data sobre si las personas con síndrome de enclaustramiento completo (CLIS), que han perdido todo el control muscular voluntario, incluido el movimiento de los ojos o la boca, también pierden la capacidad de su cerebro para generar comandos para la comunicación", asegura Jonas Zimmermann, investigador en el Centro Wyss en Ginebra y coautor del estudio. "La comunicación exitosa se ha demostrado previamente con BCI en individuos con parálisis. Pero, hasta donde sabemos, el nuestro es el primer estudio para lograr la comunicación por parte de alguien que no tiene movimiento voluntario restante y, por lo tanto, para quien el BCI es ahora el único medio de comunicación".
Esperanza para los pacientes con ELA
Estos resultados, recalcan los autores, muestran que la comunicación es posible con personas que están completamente encerradas debido a la ELA. A nivel mundial, el número de personas con ELA está aumentando y se proyecta que más de 300.000 personas vivirán con la enfermedad para 2040, y muchas de ellas alcanzarán un estado en el que el habla ya no es posible. Con un mayor desarrollo, el enfoque descrito en este estudio podría permitir que más personas con ELA avanzada mantengan la comunicación.
Las BCI pueden restaurar la comunicación a las personas que han perdido la capacidad de moverse o hablar. Un enfoque importante de la investigación en este campo ha sido mantener la capacidad de comunicarse de los pacientes con ELA, también conocida como enfermedad de la neurona motora, un trastorno neurodegenerativo que conduce a la pérdida progresiva del control muscular voluntario. Ya se han desarrollado varios enfoques para permitir que los pacientes con ELA se comuniquen mediante movimientos oculares o músculos faciales. Sin embargo, una vez que se pierde el control sobre estos músculos, estos pacientes también pierden su capacidad de comunicarse.
Es por esto que estos hallazgos abren la puerta al desarrollo de nuevos dispositivos que permitan que los pacientes que actualmente no pueden comunicarse se comuniquen verbalmente. Aunque aún se requieren más demostraciones de la duración, la aplicabilidad en otros pacientes, la seguridad y la eficacia del BCI antes de su uso clínico generalizado.
El equipo también está trabajando en ABILITY, un dispositivo BCI implantable inalámbrico diseñado para conectarse de manera flexible a matrices de microelectrodos o redes de electrodos ECoG. Esto permitirá la detección y el procesamiento de señales de áreas altamente específicas o más grandes del cerebro. El enfoque podría permitir la decodificación del habla directamente desde el cerebro durante el habla imaginada, lo que lleva a una comunicación más natural.
El sistema utilizado en este estudio no está disponible fuera de las investigaciones de investigación clínica.
Referencia: Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training (Nature Communications) DOI 10.1038/s41467-022-28859-8
