Mejoran la función mental humana con implantes e inteligencia artificial

En un estudio piloto en humanos, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota y el Hospital General de Massachusetts muestran que es posible mejorar funciones específicas del cerebro humano relacionadas con el autocontrol y la flexibilidad mental al fusionar inteligencia artificial con estimulación cerebral eléctrica dirigida.

Alik Widge, MD, Ph.D., profesor asistente de psiquiatría y miembro del Equipo de Descubrimiento Médico sobre Adicciones en la Facultad de Medicina de la U of M, es el autor principal de la investigación.

Los hallazgos provienen de un estudio en humanos realizado en el Hospital General de Massachusetts en Boston entre 12 pacientes sometidos a cirugía cerebral por epilepsia, un procedimiento que coloca cientos de electrodos diminutos por todo el cerebro para registrar su actividad e identificar dónde se originan las convulsiones.

En este estudio, Widge colaboró ​​con Sydney Cash, MD, Ph.D. del Hospital General de Massachusetts, un experto en la investigación de la epilepsia; y Darin Dougherty, MD, experto en estimulación cerebral clínica.

Juntos, identificaron una región del cerebro, la cápsula interna, que mejoraba la función mental de los pacientes cuando se estimulaba con pequeñas cantidades de energía eléctrica.

Esa parte del cerebro es responsable del control cognitivo, el proceso de cambio de un patrón de pensamiento o comportamiento a otro, que se ve afectado en la mayoría de las enfermedades mentales.

“Un ejemplo podría incluir a una persona con depresión que simplemente no puede salir de un pensamiento negativo ‘estancado’.

Debido a que es tan fundamental para la enfermedad mental, encontrar una manera de mejorarla podría ser una nueva y poderosa forma de tratar esas enfermedades, “Dijo Widge.

Un algoritmo de aprendizaje automático ayudó al equipo a aislar las capacidades de control de los pacientes de su actividad cerebral y sus acciones.

El equipo desarrolló algoritmos para que, después de la estimulación, pudieran rastrear las capacidades de control cognitivo de los pacientes, tanto a partir de sus acciones como directamente de su actividad cerebral.

El método del controlador proporcionó aumentos de estimulación cuando los pacientes estaban empeorando en una prueba de laboratorio de control cognitivo.

“Este sistema puede leer la actividad cerebral, ‘decodificar’ a partir de eso cuando un paciente tiene dificultades y aplicar una pequeña ráfaga de estimulación eléctrica al cerebro para impulsarlo a superar esa dificultad“, dijo Widge.

“La analogía que uso a menudo es una bicicleta eléctrica.

Cuando alguien está pedaleando pero tiene dificultades, la bicicleta lo detecta y lo aumenta. Hemos creado el equivalente para la función mental humana”.

El estudio es el primero en demostrar que:

Una función mental humana específica relacionada con la enfermedad mental se puede mejorar de manera confiable utilizando estimulación eléctrica dirigida con precisión.

Hay subpartes específicas de la estructura interna de la cápsula cerebral que son particularmente efectivas para la mejora cognitiva; y
un algoritmo de circuito cerrado utilizado como controlador fue dos veces más efectivo que estimular en momentos aleatorios.

Algunos de los pacientes tenían ansiedad significativa además de su epilepsia.

Cuando se les dio la estimulación de mejora cognitiva, informaron que su ansiedad mejoró, porque fueron más capaces de desviar sus pensamientos de su angustia y concentrarse en lo que querían.

Widge dice que esto sugiere que este método podría usarse para tratar a pacientes con ansiedad, depresión u otros trastornos severos y resistentes a los medicamentos.

“Este podría ser un enfoque totalmente nuevo en el tratamiento de las enfermedades mentales.

En lugar de intentar suprimir los síntomas, podríamos darles a los pacientes una herramienta que les permita tomar el control de sus propias mentes“, dijo Widge.

“Podríamos ponerlos de nuevo en el asiento del conductor y dejar que sientan un nuevo sentido de agencia”.

El equipo de investigación se está preparando ahora para los ensayos clínicos.

Debido a que el objetivo para mejorar el control cognitivo ya está aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos para la estimulación cerebral profunda, Widge dice que esta investigación se puede realizar con herramientas y dispositivos existentes, una vez que se aprueba formalmente un ensayo, y la traducción de esta atención a la medicina actual, la práctica puede ser rápida.

“Lo maravilloso de estos hallazgos es que ahora estamos en condiciones de realizar ensayos clínicos para demostrar aún más la efectividad y luego, con suerte, pasar a ayudar a los pacientes resistentes al tratamiento que necesitan desesperadamente intervenciones adicionales para tratar sus enfermedades“, dijo Dougherty.

Fuente: Nature Biomedical Engineering