Una nueva tecnología no invasiva permite acceder al cerebro a través de los músculos

Un equipo internacional de investigadores, liderado por Jaime Ibáñez, investigador del I3A, el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón de la Universidad de Zaragoza, y del Instituto de Investigación Sanitaria Aragón (IIS Aragón), propone una nueva línea de trabajo argumentando que es posible desarrollar tecnologías no invasivas para leer señales cerebrales utilizando sensores musculares. Una nueva manera de acercarse y conocer el cerebro humano, hacerlo desde los músculos. Un trabajo que acaba de ser publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.

Tal y como explica Jaime Ibáñez, "nuestros músculos no solo ejecutan las órdenes que les llegan del cerebro, también reflejan diversas fuentes de información que reciben de múltiples regiones del sistema nervioso. Podemos aprovechar eso para acceder a la actividad cerebral sin necesidad de utilizar métodos invasivos."

Las tecnologías utilizadas hasta ahora para medir directamente la actividad del sistema nervioso central están limitadas por su resolución, sensibilidad a interferencias e invasividad. Los avances en los sensores musculares y en inteligencia artificial permiten decodificar en tiempo real y con alta precisión la actividad de las neuronas motoras espinales.

El eje central de este artículo ("Interfaces neuronales periféricas para la lectura de señales cerebrales de alta frecuencia") es el análisis de la actividad de esas neuronas motoras espinales, que actúan como el último eslabón del sistema nervioso antes de que una orden llegue al músculo. Estas neuronas reciben señales de diferentes zonas del cerebro y de la médula espinal, y su patrón de activación se refleja en los músculos de forma directa y medible.

El equipo de investigación sostiene que las conexiones neuronales periféricas que utilizan sensores musculares son un enfoque prometedor y no invasivo para estimar la actividad neuronal del sistema nervioso central que llega a las neuronas motoras, pero que no modula directamente la producción de fuerza.

Dado que al menos parte de la información que llega a la salida del sistema nervioso se sabe que se origina en regiones del sistema nervioso central, como la corteza, registrar desde el tejido muscular podría permitir establecer un nuevo tipo de interfaz humana no solo con el sistema nervioso periférico sino también con el sistema central, según recogen en el artículo científico.

"Si se desarrollara con éxito, esta tecnología ofrecería múltiples ventajas teóricas frente a las tecnologías que existen ahora mismo. Se trataría de una alternativa no invasiva, portable, altamente robusta, segura y accesible, dado su potencial bajo coste y usabilidad fuera del entorno clínico", señala el investigador Jaime Ibáñez.

Los autores se basan en diferentes principios como la capacidad de transmitir múltiples fuentes de información por parte de los músculos, la íntima relación entre la actividad cerebral y la que se mide en la musculatura y la posibilidad de decodificar actividad neuronal mediante técnicas avanzadas de procesado de señales e inteligencia artificial.

El artículo también identifica las limitaciones actuales y desafíos que deben superarse, como la necesidad de la activación de los músculos para extraer información útil, las dificultades para decodificar información neural en movimientos dinámicos o la todavía limitada comprensión que se tiene sobre el tipo de información que intercambian los músculos y el cerebro. Se presenta una perspectiva teórica basada en evidencia científica existente y propone direcciones para investigación futura, no resultados experimentales nuevos.