Caminar no es un acto puramente mecánico; es una conversación constante de ida y vuelta entre el cerebro y las extremidades. Hasta ahora, la mayoría de las interfaces cerebro–computadora (BCI) se habían diseñado como vías de un solo sentido: el usuario piensa en moverse y una máquina ejecuta la orden. Sin embargo, un consorcio de investigadores liderado por la Universidad del Sur de California (USC) está rompiendo este paradigma al probar un sistema bidireccional. Este dispositivo no solo lee la intención de dar un paso, sino que estimula el cerebro para devolverle la sensación física del movimiento.

En entrevista para El Economista, el doctor Charles Liu, director del Centro de Neurorestauración de la USC y profesor de Ingeniería Biomédica y Cirugía Neurológica Clínica, detalla cómo este avance —que ya cuenta con luz verde de la FDA para ensayos clínicos— busca cerrar el circuito sensoriomotor y transformar el futuro de la rehabilitación asistida.

Un puente bidireccional sin "ruido" en el cerebro

El núcleo de esta tecnología radica en su capacidad para operar en dos direcciones casi simultáneamente, logrando una precisión del 92% en la decodificación motora y del 93% en la percepción sensorial. Encontrar este equilibrio implicó superar un enorme desafío de ingeniería: evitar que la descarga eléctrica destinada a generar la sensación física interfiriera con los electrodos que leen el pensamiento del paciente.

"Bajo el liderazgo del doctor Zoran Nenadic, logramos resolverlo mediante una estrategia de ‘intercalado’ entre la lectura de señales y la estimulación", explica Liu, detallando cómo el sistema alterna ambas funciones en milisegundos para suprimir el ruido técnico.

Para captar y enviar estas señales, el equipo optó por la electrocorticografía (ECoG), una técnica que coloca los electrodos directamente sobre la superficie de la corteza cerebral sin llegar a perforarla. Según el especialista, aunque el método sigue siendo invasivo, la ECoG ofrece el equilibrio perfecto para la marcha: "Para caminar se requiere decodificar cuándo iniciar, cuándo detenerse y a qué velocidad avanzar. Eso puede lograrse con ECoG, y por eso elegimos esta técnica", precisa, descartando por ahora la necesidad de usar microelectrodos intracorticales penetrantes.

Aprender a interpretar nuevos estímulos

Uno de los hallazgos más sorprendentes de la fase inicial (realizada en una paciente que ya tenía implantes debido a un diagnóstico de epilepsia) fue que la usuaria pudo contar con exactitud los pasos del exoesqueleto sin necesidad de mirarlos. Al ser cuestionado sobre qué se experimenta exactamente en esa región del cerebro, Liu aclara que no se trata de una recreación táctil perfecta desde el primer día.

"El paciente no percibió sensaciones naturales como tal", revela el neurocirujano. "Sin embargo, si nuestra experiencia con los implantes cocleares sirve como referencia, el cerebro puede ‘aprender’ a asociar nuevas sensaciones con el significado adecuado". Esto significa que la plasticidad cerebral permite al órgano adaptarse y traducir esos impulsos artificiales como el equivalente a "mi pie está tocando el suelo".

Además, este tipo de estimulación mitiga los temores comunes de la práctica clínica tras una parálisis prolongada: "Sabemos que la corteza sensorial conserva su representación somatotópica y puede ser un blanco útil. No tengo conocimiento de que se hayan presentado problemas relacionados con dolor neuropático o sensaciones fantasma", asegura el científico.

Lo que viene

Tras el éxito con el primer sujeto de pruebas de movilidad intacta, el proyecto se prepara para un salto crucial: un ensayo clínico autorizado por la FDA en el que se implantará el sistema a pacientes con parálisis real durante periodos de 30 días. Lejos de preocuparse por la atrofia muscular o la inactividad nerviosa prolongada de los participantes, el doctor Liu se muestra notablemente optimista.

"No esperamos demasiados cambios en términos de control cerebral. De hecho, dado que nuestra demostración se realizó en un paciente con epilepsia y sin ningún entrenamiento previo, el desempeño en los sujetos con paraplejia podría incluso mejorar con el entrenamiento".

El investigador subraya que estos 30 días servirán principalmente para evaluar la seguridad y afinar el rendimiento, sentando las bases para futuros implantes de larga duración. Asimismo, reconoció que el sistema actual emula la sensación de pisar, pero no la propiocepción (saber dónde están las articulaciones en el espacio). El futuro de la estabilidad del paciente no dependerá de saturar el cerebro con datos táctiles, sino de una estrategia de control compartido: dejar que los sistemas robóticos y los algoritmos del exoesqueleto gestionen de forma autónoma el equilibrio y la posición de la pelvis o la rodilla.

La ruta crítica para México: "Ciencia en equipo"

Al ser consultado sobre cómo economías en desarrollo o sistemas de salud pública optimizados como el de México deben prepararse para la inminente llegada de la neurorobótica, Liu rechazó los enfoques aislados. Para él, la respuesta exige una estrategia integral: Formar talento especializado en neuroingeniería, adaptar las clínicas tradicionales de rehabilitación física y fortalecer marcos de regulación ética para dispositivos implantables.

"Restaurar la capacidad de caminar mediante una interfaz cerebro-computadora requiere ciencia en equipo. En nuestro grupo participan neurocirujanos, neurólogos, especialistas en rehabilitación, expertos en procesamiento de señales, especialistas en hardware electrónico y neurocientíficos básicos. México debería estar involucrado en este campo en algún nivel, y sin duda puede hacerlo".

Balance y expectativas reales

Pese al entusiasmo que genera el proyecto, el director del Centro de Neurorestauración enfatiza la necesidad de ser responsables con las expectativas de la audiencia. El sistema está evolucionando rápido, pero sigue siendo un concepto de laboratorio. "Por ahora, no existen dispositivos de este tipo que hayan llegado al uso clínico masivo, más allá de las interfaces médicas utilizadas en epilepsia y trastornos del movimiento", advierte.

El horizonte final de la investigación no es diseñar un aparato perpetuo, sino una herramienta terapéutica con un potencial de rehabilitación tan profundo que, mediante el reentrenamiento de las vías neuronales, algunos pacientes con lesiones medulares incompletas dejen de requerir la máquina en el futuro. Mientras tanto, la invitación de la ciencia es clara: seguir de cerca estos avances y sumar a los pacientes al diseño de las tecnologías del mañana.