La Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) lidera una investigación que utiliza inteligencia artificial para mejorar el funcionamiento de las prótesis visuales cerebrales. El estudio ha permitido diseñar patrones de estimulación eléctrica personalizados, capaces de anticipar la respuesta de las neuronas y las percepciones luminosas que experimenta una persona ciega.
El trabajo, publicado en la revista científica Neuron, se ha desarrollado en colaboración con la Universidad de California en Santa Bárbara (Estados Unidos) y la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza). Los resultados constituyen un avance experimental hacia el desarrollo de dispositivos que puedan adaptarse a la actividad cerebral de cada usuario, aunque todavía no se ha demostrado que permitan recuperar una visión funcional.
La investigación se ha llevado a cabo en el Instituto de Bioingeniería de la UMH, en colaboración con el Hospital IMED Elche, bajo la dirección del catedrático Eduardo Fernández Jover. El equipo ha empleado un modelo de aprendizaje profundo para determinar cómo estimular una matriz de electrodos implantada en la corteza visual de un participante ciego.
Una prótesis que estimula directamente el cerebro
A diferencia de otros dispositivos que actúan sobre la retina, las prótesis visuales corticales desarrolladas por la UMH intervienen directamente sobre la corteza visual, situada en la parte posterior del cerebro.
Esta tecnología se investiga como una posible alternativa para personas que han perdido la visión por daños en los ojos o en el nervio óptico, siempre que conserven una corteza visual capaz de responder a los estímulos.
Fernández Jover ha explicado que «esta aproximación excluye, al menos por ahora, a las personas que han nacido ciegas. Para que la tecnología sea efectiva, es necesario que el sistema visual y el cerebro hayan desarrollado previamente la capacidad de procesar imágenes, que su cerebro haya aprendido a ver».
Cuando los investigadores estimulan eléctricamente determinadas zonas cerebrales, los participantes pueden experimentar fosfenos, pequeñas percepciones luminosas que describen como destellos, estrellas o manchas de luz.
Sin embargo, conseguir que estos estímulos produzcan respuestas precisas continúa siendo uno de los principales desafíos. «El problema es que la relación entre las corrientes administradas y la percepción de los sujetos es bastante más compleja de lo que habíamos supuesto», ha señalado el investigador.
La inteligencia artificial permite personalizar los estímulos eléctricos
Para afrontar esta dificultad, los investigadores han desarrollado una red neuronal profunda capaz de aprender la relación entre los patrones de estimulación eléctrica y la actividad cerebral que generan.
El sistema analiza la respuesta de las neuronas y calcula qué combinación de electrodos y corrientes eléctricas puede producir el resultado deseado. En las pruebas realizadas, esta tecnología ha conseguido reproducir las respuestas neuronales con mayor precisión que los métodos tradicionales y utilizando corrientes más bajas, lo que aumenta el margen de seguridad.
Otra de las novedades es que la inteligencia artificial puede tener en cuenta el estado del cerebro inmediatamente antes de cada estimulación. Esto permite ajustar los impulsos de manera dinámica, en lugar de utilizar una configuración fija.
«Esta capacidad de adaptación es fundamental debido a la enorme complejidad del sistema visual», ha explicado Fernández Jover, quien ha advertido de que la respuesta cerebral puede variar entre personas e incluso en un mismo individuo de un día para otro.
Un avance experimental que todavía necesita nuevas pruebas
Los resultados abren la posibilidad de desarrollar prótesis visuales capaces de modificar su funcionamiento en tiempo real, adaptando los estímulos eléctricos a la respuesta particular de cada usuario.
No obstante, los investigadores subrayan que se trata de una prueba de concepto y que todavía no se ha demostrado que esta estrategia permita restaurar una visión funcional. Antes de plantear su aplicación clínica será necesario ampliar las pruebas a más participantes y profundizar en la relación entre la actividad neuronal y las percepciones visuales.
El laboratorio de Neuroingeniería Biomédica de la UMH mantiene abierto el reclutamiento de personas ciegas interesadas en colaborar con esta línea de investigación. La información sobre el estudio está disponible en ClinicalTrials.gov, con el identificador NCT02983370.
En el trabajo también han participado investigadores como Fabrizio Grani, Jacob Granley y Pehuén Moure, junto con otros profesionales de la UMH y de las instituciones colaboradoras. La investigación ha recibido financiación de organismos españoles, europeos, suizos y estadounidenses, entre ellos el Ministerio de Ciencia, la Generalitat Valenciana y el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea.
