¿LA NEURO-QUÉ?

Básicamente, entendemos por neurocomputación el estudio del funcionamiento interno del cerebro humano y su implantación en sistemas artificiales para su emulación. En cierto modo, estamos hablando de generar un “gemelo digital” del cerebro humano, pero un cerebro humano que se encuentra dentro de un sistema informático en el que, de forma digital, podamos simular su funcionamiento. Puede que esto de lo que estoy hablando parezca ciencia ficción, pero ya hay cientos de investigadores e investigadoras vascas centradas en esta tarea. Además, existen proyectos como el europeo Human Brain-Project, que, desde hace una década, no deja de dar resultados positivos en este sentido, y proyectos vascos que no dejan de sorprender por sus resultados.

Pero ¿para qué querríamos emular un cerebro humano en un ordenador? Desde un punto de vista de la ingeniería informática y dentro del desarrollo de una nueva inteligencia artificial, la respuesta nos la pueden dar los premios Princesa de Asturias del año pasado (Geoffrey Hinton, Yann LeCun, Yoshua Bengio y Demis Hassabis). Gracias a sus investigaciones sobre el funcionamiento del cerebro y los esfuerzos por replicarlo en modelos matemáticos ejecutables en los ordenadores actuales, principalmente en la investigación de cómo funciona nuestra memoria y nuestro córtex visual, se han conseguido unos avances en los últimos cinco años que eran impensables hace tan solo unas décadas: en aplicaciones para el reconocimiento de la voz, visión por ordenador y el procesamiento de lenguaje natural, entre otros. ¿Quién no ha utilizado ya ChatGPT para su uso profesional? Pues sin la neurocomputación, este avance no hubiera sido posible.

AVANCES TECNOLÓGICOS QUE VAN MÁS ALLÁ DE CHATGPT

Sin embargo, ¿qué tienen que ver estos avances con la discapacidad o la rehabilitación? La respuesta es evidente: al igual que el resto de los casos de uso, estos avances en la inteligencia artificial han supuesto un punto de inflexión también en los ámbitos clínicos, diagnósticos, terapéuticos, y en especial, en la mejora de vida de aquellas personas con discapacidades o con necesidades especiales.

Si nos centramos en cada uno de estos apartados, Ibermática, hace un par de años, participó en el proyecto DeepBrainjunto con Deusto Sistemas y BioAraba en el que se conformó un cerebro digital en un entorno 3D, en el que en base a escáneres cerebrales, el sistema identificaba si existía o no riesgo de daños cerebral. Además, gracias a un sistema predictivo de IA, se puede predecir la evolución de dicha patología a futuro, para que se pueda tratar de la mejor forma posible. Para ello, con la ayuda de personas neurocientíficas y científicas de datos, además de diseñadores gráficos, se investigó cómo los sistemas de IA automáticos más avanzados eran capaces de distinguir las distintas zonas cerebrales, segmentarlas de forma automática y representarlas en un formato de 3 dimensiones, así como buscar pacientes en episodios clínicos similares en el pasado, y analizar su evolución.

Otro proyecto en el ámbito clínico, liderado por Ibermática fue el proyecto SUPREME, en el que junto con Tecnalia, se pudo configurar una herramienta capaz de identificar indicios de Alzheimer en sus primeras fases y predecir el grado del avance de la enfermedad. Estamos hablando de sistemas que toman imágenes del cerebro y son capaces de generar mapas en 3D del mismo, analizarlos e identificar anomalías o patologías en dichos gemelos digitales; es decir, impactan directamente en el diagnóstico clínico.

LOS CHARLES XAVIER DE NUESTRO TIEMPO

Si nos centramos en el aspecto terapéutico, existe otra tecnología asociada a la neurocomputación con múltiples aplicaciones prácticas, sobre todo en el mercado de los videojuegos y en la industria del entretenimiento, que son los famosos cascos EEG, también denominados Interfaces Cerebro-Máquina (BCI). Estos sistemas, son capaces de leer las señales eléctricas del cerebro (si has visto al menos una temporada de Anatomía de Grey sabrás lo que es un electroencefalograma) e interpretarlas. De hecho, existen ya sistemas en los que, para manejar a personajes en consolas, robots, máquinas, equipos o incluso drones, no es necesario utilizar mandos o teclados, solamente tienes que pensar en lo que deseas que pase.

Pero esta tecnología va mucho más allá. Pensemos en la revolución que supone poder interpretar directamente nuestras señales cerebrales: nuestros pensamientos, gustos, intenciones y órdenes. Ya no será necesario hablar a nuestras queridas amigas Alexa o Siri por medio de voz, sino que, directamente, con nuestros pensamientos podemos interactuar con nuestros dispositivos.

En esta línea, desde el Instituto Ibermática de Innovación, en colaboración con la Universidad de Deusto y Virtualware, se construyó un sistema que, precisamente, permitía comprender la intencionalidad motora (moverse hacia la derecha, izquierda, arriba o coger un objeto…) de los usuarios con el objetivo de manejar robots en un entorno virtual. Este mismo caso industrial se está aplicando ya para la recuperación de problemas motores o mentales en entornos de rehabilitación o en aquellas situaciones en las que los pacientes necesiten reaprender o reforzar ciertas tareas reeducando su cerebro.

De hecho, los sistemas BCI permiten a estos pacientes pensar en el movimiento de extremidades, en la imaginación de escenarios mentales, en los ejercicios de recuperación de la plasticidad cerebral o en el reaprendizaje del habla. Con ayuda de un entorno virtual en el que sus pensamientos son transformados en acciones, sonidos o texto de forma directa, la rehabilitación se acelera de forma exponencial y el feedback de los pacientes se obtiene de forma directa, sin necesidad de que lo verbalicen. Por ello, conseguir extraer las señales eléctricas cerebrales, comprenderlas, y modelizarlas bajo algoritmos matemáticos que los sistemas actuales puedan entender es el objetivo principal de la neurocomputación. La aplicación más impactante de esta tecnología es aquella en la que, con conexiones directas de microchips conectados a ciertos circuitos neuronales humanos (es decir, la conexión de redes neuronales artificiales directamente con redes neuronales humanas), está permitiendo a personas con discapacidad motora, poder caminar, coger y manipular objetos. Se está aplicando incluso a personas con ciertos niveles de discapacidad visual para que puedan ver.

Así mismo, las últimas investigaciones en el campo de la neurocomputación permiten identificar de forma preventiva patologías como desórdenes cognitivos y afectivos, evaluación de daños cerebrales en enfermedades neurodegenerativas o traumas, epilepsias, tumores o parálisis. Gracias a la interacción entre sistemas inteligentes, modelos matemáticos, IA y humanos, es posible mitigar y ayudar en la rehabilitación de dichos problemas.

PRÓXIMAMENTE EN TU QUIOSCO MÁS CERCANO

No es ciencia ficción: la neurocomputación se ha ido filtrando cada vez más fuera del laboratorio e integrando en nuestras vidas. Empresas como BitBrain, Neurable, OpenBCI, y EMOTIV, cada vez suministran cascos EEG más asequibles y potentes. Algunas grandes empresas, como Neuralink de Elon Musk, ya están comercializando chips cerebrales. Apple, sin ir más lejos, acaba de patentar un dispositivo EEG que se acopla a los auriculares habituales de sonido. En la comunidad de investigación, existen numerosas plataformas de programas disponibles para poder utilizar estos cascos, y poder generar aplicaciones en base a esta tecnología. Por otro lado, vemos casi a diario noticias que explican como personas con grandes dificultades de interacción, son capaces de superarlos gracias a esta tecnología.

Según la opinión de Yuval Noah Harari, en su libro “Sapiens. De animales a dioses: Una breve historia de la humanidad”: “De todos los proyectos que actualmente están en desarrollo, el más revolucionario es el intento de diseñar una interfaz directa en dos sentidos cerebro-ordenador que permitirá a los ordenadores leer las señales eléctricas de un cerebro humano y transmitir simultáneamente señales que el cerebro pueda leer a su vez”.

El gran problema de los sistemas actuales (concretamente en la interpretación de las señales cerebrales, principalmente con cascos no invasivos) es la universalización de las señales cerebrales para su interpretación con los sistemas de IA actuales. Es decir, el sistema tiene que aprender a modular los “pensamientos” de forma personalizada para cada usuario, no existe un modelo universal. Hace 15 años, para que los sistemas de comprensión de voz o transcripción de voz a texto fueran efectivos, necesitaban personalizarse con un entrenamiento particular de cada usuario, y con los sistemas EEG, ocurre exactamente lo mismo. Sin embargo, hoy en día, podemos dictar cualquier audio directamente a nuestro móvil y lo transcribe a la perfección. Con los sistemas EEG va a ocurrir lo mismo.

¿QUÉ NOS DEPARA EL FUTURO (CERCANO)?

En este sentido, existe una nueva tecnología que puede solventar el problema de la universalización. A día de hoy, estamos trabajando en una tecnología que es capaz de analizar de forma mucho más específica los detalles de las señales cerebrales de cada individuo y configurarlas como una “onda” global y universal: la computación cuántica. De hecho, ya comienzan a buscarse evidencias sobre si nuestro cerebro, de algún modo, funciona como un ordenador cuántico. Si es así, la neurociencia podría dar un salto exponencial con la inclusión de la computación cuántica en sus modelos internos de interpretación. De forma complementaria, la IA, con estos modelos cuánticos, podría acercarse mucho más al “Santo Grial” de esta disciplina actual: la búsqueda de la denominada IA General.

Estamos convencidos de que la unión de la neurocomputación con la inteligencia artificial y la computación cuántica va a cambiar el futuro de las tecnologías aplicadas a la salud, diagnósticos, terapías y rehabilitación y va a permitir soluciones que hasta ahora sólo eran posibles en nuestra imaginación.

De hecho, ya está ocurriendo. En Euskadi, desde la experiencia de Ayesa-Ibermática junto con Lantik, estamos consiguiendo aunar personas neurocientíficas, ingenieras y humanistas y seguimos investigando intensamente esta tecnología, aunando dichas disciplinas en una sola: neurocomputación aplicada en la aceleración del diagnóstico, terapia y rehabilitación avanzadas. ¿Te apuntas a esta revolución?