Interfaz de deletreo que usa señales intracorticales en un paciente completamente paralizado habilitado a través del entrenamiento de neurorretroalimentación auditiva

19/04/2022 10:22:50

Interfaz de deletreo que usa señales intracorticales en un paciente completamente paralizado
habilitado a través del entrenamiento de neurorretroalimentación auditiva

Ref.: https://www.nature.com/articles/s41467-022-28859-8
Los pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) pueden perder todas las rutas de
comunicación basadas en los músculos voluntarios a medida que avanza la degeneración de las
neuronas motoras y, en última instancia, pueden quedarse sin ningún medio motor de
comunicación.
Mientras que otros han evaluado la comunicación en personas con el control muscular restante,
hasta donde se sabe, se desconoce si la comunicación basada en los nervios motores, sigue siendo
posible en un estado completamente paralizado. Los investigadores implantaron dos matrices de
64 microelectródos en la corteza motora primaria y suplementaria de un paciente con ELA, en un
estado completamente paralizado. El paciente moduló las tasas de activación neuronal en función
de la retroalimentación auditiva y usó esta estrategia para seleccionar letras una a una para
formar palabras y frases para comunicar sus necesidades y experiencias. Este estudio de caso
proporciona evidencia de que la comunicación volitiva basada en el cerebro es posible incluso en
un estado completamente bloqueado.
Se demuestra que un paciente paralizado, de acuerdo con los criterios clínicos y fisiológicos
actualmente disponibles en el estado completamente encerrado (CLIS), podría seleccionar
voluntariamente letras para formar palabras y frases para expresar sus deseos y experiencias
utilizando un sistema de neurorretroalimentación auditiva basado en la neurología independiente
de su visión.
El paciente usó una interfaz computadora-cerebro (en inglés BCI) intracortical basada en picos
neuronales modulados voluntariamente desde la corteza motora para deletrear frases
semánticamente correctas y personalmente útiles.
La duración del uso del deletreador fue muy variable, desde unos pocos minutos hasta horas. El
paciente generó un número diferente de caracteres en diferentes días. Escribió solo menos de 100
caracteres algunos días, mientras que otros días produjo más de 400 caracteres. A pesar de la gran
variación en la cantidad de caracteres escritos, la cantidad de caracteres escritos por minuto fue
en su mayoría alrededor de 1 carácter por minuto. Las tasas de comunicación son más bajas que
en otros estudios que utilizan arreglos intracorticales, pero comparables a los deletreos EEG P300
para pacientes con ELA y mucho más rápidos que un BCI para pacientes con ELA avanzada. Estos
rendimientos aparentemente deficientes se deben principalmente a la naturaleza completamente
auditiva de estos sistemas, que son intrínsecamente más lentos que un sistema basado en la
retroalimentación visual. Por último, cabe destacar que el deletreo voluntario libre se refiere
principalmente a solicitudes relacionadas con la posición del cuerpo, el estado de salud, la
alimentación, el cuidado personal y las actividades sociales, lo que sugiere que incluso con este
deletreo lento, el paciente puede transmitir sus necesidades y deseos a sus cuidadores y
familiares.
La presente comunicación de BCI demuestra que una persona que no puede moverse durante
períodos prolongados es capaz de comunicarse significativamente. Aún así, el actual sistema BCI
basado en neurorretroalimentación tiene varias limitaciones, ya que sería necesario implementar
varias modificaciones de software y hardware antes de que la familia o los cuidadores puedan usar
el sistema de forma independiente sin supervisión técnica.
Las personas con ELA que aparentemente no están completamente paralizadas han podido usar
decodificadores basados ​​en múltiples neuronas para una comunicación más rápida que la que se
ve aquí. Las diferencias pueden ser técnicas o biológicas, es decir, relacionadas con el estado de la

enfermedad. Si bien la matriz de electrodos múltiples (MEA) que se usa aquí generalmente
muestra un nivel variable de degradación en la calidad y la cantidad de registros a lo largo del
tiempo, se informa que dichas matrices brindan señales útiles durante años.
Se puede concluir que este estudio ha demostrado que un paciente sin ningún medio estable y
confiable de control del movimiento ocular o ruta de comunicación identificable empleó una
estrategia de neurorretroalimentación para modular las tasas de activación de las neuronas en un
paradigma que le permitía seleccionar letras para formar palabras y oraciones, para expresar sus
deseos y experiencias. Será valioso extender este estudio a otras personas con ELA avanzada para
abordar los problemas antes mencionados de manera sistemática.