Un grupo de investigadores ha utilizado un implante neural para recuperar en monos un proceso de toma de decisiones perdido, lo que demuestra que una prótesis neuronal puede recuperar la función cognitiva en un cerebro de primate. Los resultados sugieren que este tipo de implantes podrían algún día ser utilizados para recuperar funciones específicas del cerebro en pacientes con lesiones cerebrales o enfermedades en el cerebro localizadas.

Aunque los resultados del estudio pueden tardar muchos años en aplicarse en humanos, sí que sugieren que incluso procesos cognitivos -como decidir si se debe tomar o no una taza de café o recordar dónde se han dejado las llaves- podrían ser aumentados algún día por chips cerebrales.

Los implantes en el cerebro y las interfaces cerebro-máquina ya se han utilizado anteriormente en pacientes con parálisis para controlar brazos robóticos. Y más de 80.000 pacientes con párkinson en todo el mundo llevan un implante de estimulación cerebral profunda, que funciona como un marcapasos para reducir sus temblores y otros problemas de movimiento. Sin embargo, el nuevo implante podría interpretar entradas neuronales de una parte del cerebro y comunicar eficazmente las salidas a otra región del mismo.

Los investigadores utilizaron una serie de electrodos para registrar la actividad eléctrica de las neuronas en la corteza prefrontal de unos monos antes de que realizaran una tarea de memoria. La corteza prefrontal está implicada en la toma de decisiones y dirige muchos tipos de respuestas cognitivas asociadas con la memoria u otros tipos de procesamiento de la información.

Los cinco monos del estudio fueron entrenados para jugar a un juego de parejas en el que se les mostraba una imagen en una pantalla y, a continuación, tenían que usar movimientos de la mano para dirigir un cursor a esa misma imagen -incluida entre un grupo de dos a siete imágenes- que podían mostrarse al animal entre uno y 90 segundos más tarde.

Este tipo de decisión de movimiento es diferente que un movimiento reflexivo simple. "Los monos tienen que averiguar dónde está la imagen y luego seleccionar el tipo de movimiento para dirigir el cursor hasta allí", indica Sam Deadwyler, investigador del cerebro en el Centro Médico Wake Forest Baptist de Winston-Salem, Carolina del Norte (EE.UU.), y autor principal del estudio.

A partir de sus grabaciones de la corteza prefrontal, el equipo de investigación extrapoló un modelo matemático de actividad eléctrica de las neuronas involucradas en la decisión del movimiento. Los autores del estudio habían demostrado previamente que este tipo de modelo matemático, llamado MIMO (abreviatura en inglés de multi-input/multi-output) podía interpretar y reemplazar los recuerdos en ratas con el implante neural (ver "Un primer paso hacia una prótesis para la memoria").

En el nuevo estudio, el modelo tomó múltiples señales producidas por la capa del cerebro que integra la información sensorial relacionada con la tarea. A continuación, extrajo la información relevante para elegir un movimiento particular. El implante puede estimular las neuronas con el fin de influir en la decisión de mover la mano para seleccionar la imagen correcta.

Para poner a prueba la capacidad del implante a la hora de mejorar o recuperar el proceso de decisión, los investigadores dieron a los monos cocaína por vía intravenosa. Esta sustancia interrumpe la toma de decisiones. Sin la actividad del implante, con frecuencia los monos afectados por la cocaína no fueron capaces de elegir la imagen correcta. Sin embargo, con el dispositivo, su toma de decisiones estuvo a la par de lo normal (incluso pudo ser ligeramente mejor) a pesar de encontrarse bajo la influencia de la cocaína. 

Deadwyler sospecha que se podría generar un patrón generalizado de tareas particulares incluso en seres humanos (como se ha demostrado en ratas), de manera que un paciente lesionado pudiera recibir un implante codificado con un modelo cognitivo matemático que hubiera sido determinado previamente a partir de cerebros sanos. "Siempre y cuando se pueda extraer la información que va llegando y genera el patrón de salida normal para esa entrada, se puede pasar por alto la conexión dañada", asegura Deadwyler.