Diversos estudis i proves científiques avancen en la interpretació de les ones cerebrals.

El cervell humà té uns cent mil milions de neurones. I cadascuna es pot connectar simultàniament amb deu mil més. Això ofereix una quantitat impressionant de combinacions, amb circuits que s’activen i que es desactiven, com immensos anuncis lluminosos que no paren de bellugar-se i parpellejar. Les neurones es comuniquen entre elles amb substàncies químiques anomenades neurotransmissors, però aquests sistema el què fa és generar corrents elèctrics. I això és el que es detecta amb elèctrodes. Cada pensament que tenim, cada cosa que imaginem, cada informació que processem, cada activitat que intentem fer –o que imaginem que fem- genera unes ones elèctriques diferents. Per comprendre aquesta informació ha calgut tenir sistemes d’elèctrodes per captar les ones cerebrals –aquesta és la part senzilla- i sistemes informàtics capaços de processar els diferents patrons i associar-los a idees o accions concretes.

Els primers intents reeixits de traduir patrons d’ones cerebrals van arribar a principis del segle XXI. Com hem dit, La fRMN -resonància magnètica nuclear funcional- permet resseguir la ruta de l’oxigen en el cervell i això revela l’excitació elèctrica de les diferents zones d’aquest òrgan. És un sistema molt fi i precís, que ha permès estudiar àrees molt petites i descompondre-les en vòxels –els equivalents tridimensionals dels píxels. L’any 2001, J.V. Haxby i els seus col·legues van detectar, a l’escorça temporal ventral, patrons diferents  segons si als individus se’ls mostraven cares humanes, gats, objectes o imatges sense sentit (Haxby et al., 2001). Els resultats indicaven que la representació de cares i objectes en el cervell es distribueix i es sobreposa en diverses parts d’aquesta àrea.

«S’han descobert algoritmes que identifiquen patrons cerebrals i els associen a respostes concretes»

Aquest i molts altres estudis posteriors han permès desenvolupar algoritmes que identifiquen patrons cerebrals i els associen a respostes concretes. Poden ser coses que l’individu veu o coses que l’individu pensa. I això s’ha fet a nivells tan elementals que fins i tot s’ha parlat de la neurona de Hale Berry i de la neurona de Jennifer Aniston. Es tracta de neurones concretes, individualitzades, que en certes anàlisis que involucraven una petita quantitat de cèl·lules nervioses s’activaven quan un individu veia una imatge d’una d’aquestes actrius o fins i tot si en llegia el nom –quina actriu ho activava depenia de les preferències o dels coneixements de la persona. Però això no significa que tinguem una neurona determinada per cada persona que coneixem, sinó que l’estudi, fet amb un centenar d’elèctrodes, detectava reacció només en una neurona d’aquests grup de cent. En tot cas, això demostra la concreció a què s’ha arribat en aquests estudis.

Però, tornem a la pregunta: es poden llegir els pensaments? Des del 2001 s’han produït avenços molt diversos que almenys ho insinuen (Smith, 2013). L’any 2008 es va aconseguir elaborar un programa descodificador que permetia endevinar quina cara d’un conjunt de 120 rostres estava mirant un individu. És a dir, després d’analitzar els patrons cerebrals quan els voluntaris miraven els rostres, s’havia pogut crear una mena de diccionari que traduïa aquests patrons a una cara concreta. L’investigador, John Gallant, va anunciar el 2010 que també havia estat capaç d’identificar, a partir dels patrons, quin avenç publicitari d’una pel·lícula estaven veient els voluntaris de l’estudi i reproduir-lo. I afirmava que seria capaç de fer el mateix amb els somnis d’un individu (Chiang, 2010).

«Es podrien reproduir imatges de somnis, records o coses imaginades, però cal ser prudents»

Més recentment, un altre estudi assenyalava que s’havien pogut reconstruir rostres a partir de l’activitat cerebral (Cowen et al., 2014). Els investigadors varen seguir un mètode semblant. Varen registrar per fMRI l’activitat cerebral quan els voluntaris miraven diverses cares. Un sistema d’intel·ligència artificial aprenia a relacionar diversos patrons amb les cares. Finalment, a partir d’uns patrons, el sistema podia reconstruir les cares. La novetat raïa en què no van mesurar l’activitat, com és usual, en el còrtex visual, sinó en altres regions corticals. Segons els investigadors, això permetria reproduir imatges de somnis, records o coses imaginades i no només de coses vistes.

Cal ser prudents amb aquests experiments, primer perquè no tots estan sotmesos a la revisió per altres científics i publicats en revistes consistents i, segon,  perquè es realitzen en condicions ideals per experimentar. Però alguns treballs indiquen que, si més no, s’avança en la direcció per poder escatir, a partir dels senyals cerebrals, molta més informació que no sembla. Així, l’alemany Christian Herff i el seu equip ha aconseguit endevinar a través dels senyals cerebrals en quines paraules pensaven els individus (Herff et al., 2015) Uns casquets amb elèctrodes detectaven les ones cerebrals i un sistema d’intel·ligència artificial anava aprenent com traduir un patró concret en una paraula determinada. L’individu enraonava, però el sistema no escoltava, sinó que analitzava les ones del cervell. Quan es podia triar entre un conjunt reduït de deu paraules, el sistema n’encertava una mitjana del 75%. Si n’hi havia cent, el percentatge era del 40%. I si el que s’intentava determinar era el fon, la unitat bàsica del so, l’encert era del 50%. El sistema s’ha anomenat Brain-to-text.

«S’obre la porta a fer audibles frases només pensades»

Ja el 2012 un equip de la Universitat de Berkeley a Califòrnia havia aconseguit reconstruir el discurs d’una persona després d’enregistrar i analitzar l’activitat cerebral produïda en escoltar algunes frases. L’activitat cerebral és la mateixa quan escoltem una frase que quan la pensem. Per això, l’experiment obria la porta a que persones sense capacitat de comunicar-se poguessin construir frases audibles simplement pensant-les. A partir de les ones, un sistema informàtic determinava les paraules i un sintetitzador de veu la produïa. Això no significa que la telepatia estigui a prop i que només pensant puguem comunicar-nos amb algú altre, perquè el llenguatge no consisteix només en associar paraules, sinó que implica entonació i ritme i èmfasis. Però obre unes expectatives extraordinàries.

De`la mateixa ,manera, a Catalunya s’ha començat a experimentar perquè persones sense capacitat de comunicació revelin els seus sentiments i emocions. A partir de voluntaris sans, s’enregistren les ones cerebrals –detectades amb un casquet amb elèctrodes, com en el cas de Herff– quan l’individu mira diverses fotografies. Unes presenten escenes violentes, d’altres escenes tristes, unes quantes escenes tendres. L’individu puntua de 1 a 5 si allò el tranquil·litza o el posa nerviós i si el fa sentir feliç o trist. El sistema enregistra cada vegada  les ones cerebrals i associa cada patró a una resposta. Així s’estableix un relació d’ones cerebrals que expressen estats determinats.

Després, cada estat es tradueix arbitràriament a un so. Això darrer es fa simplement perquè quan el sistema funcioni es puguin identificar amb rapidesa i claredat els diversos patrons. Imaginem persones amb paràlisi cerebral profunda, que no es poden moure o que no controlen els moviments espasmòdics i involuntaris que fa el seu cos. Un casquet, amb el conseqüent patró de traduccions, revelaria, a través d’un so, si la persona està en un estat plaent o si està trist, si està tranquil o angoixat… És la forma que la família o els cuidadors o els amics llegeixin ments que no poden revelar-se d’altra manera.

«Una noia en coma va mostrar prou activitat cerebral per recuperar-se»

Precisament és amb individus que no poden expressar-se quan aquestes tècniques poden mostrar-se més útils. Adrian Owen ha dut a terme experiències amb persones en estat vegetatiu, per esbrinar si mantenen activitat mental i si entenen allò que se’ls diu (Cyranoski, 2012). A finals dels anys 90, revisant els avenços en fRNM i altres tècniques de neuroimatge, va veure que en el camp clínic se n’havia fet molt poc ús i que més aviat havia servit per confirmar allò que ja se sabia o intuïa del cervell, però les aportacions noves havien estat escasses.

L’oportunitat va sorgir amb una jove de 26 anys anomenada Kate Bainbridge, que després d’una infecció havia quedat en coma. Uns mesos després, els metges van diagnosticar que havia quedat en estat vegetatiu. Owen havia utilitzat la tomografia per emissió de positrons en persones sanes per comprovar com s’activava una zona anomenada gir fusiforme quan reconeixien rostres. Assajada la tècnica amb Kate, es revelava una gran activitat en el cervell i especialment en el gir fusiforme. Era el senyal que Kate tenia consciència i que potser es recuperaria. La rehabilitació va funcionar i uns anys després, el 2010, Kate estava força recuperada, si bé encara en una cadira de rodes.

Owen havia trobat un sistema que podia ajudar a discernir si una persona en estat vegetatiu conservava encara certa activitat cerebral i podia respondre a certs estímuls. De les proves visuals l’investigador va passar a les auditives. Havia comprovat quines àrees del cervell s’activaven en persones sanes quan imaginaven que jugaven a tennis –una part del còrtex motor anomenada àrea motor suplementària. Si el que imaginaven era que passejaven per casa seva, s’activava el gir parahipocàmpic, situat en el centre del cervell.

«Pensaments d’una dona en estat vegetatiu responien a preguntes dels metges»

Owen va fer la mateixa prova amb una dona de 23 anys que havia quedat en estat vegetatiu després d’un accident de trànsit. Quan li demanava que s’imaginés jugant al tennis, s’activava l’àrea motor suplementària. Quan li proposava que pensés que caminava per casa seva, s’activava el gir parahipocàmpic. Per Owen, era la prova que la dona entenia allò que li deia i era capaç d’imaginar l’acció. Per als crítics, era una resposta involuntària, potser activada per les últimes paraules que li deia Owen.

Després de fer proves amb altres mallats en estat vegetatiu i obtenir la mateixa resposta en uns quants, l’investigador i els seus col·legues van replantejar l’experiment. Ara utilitzaria els pensaments perquè la persona respongués a preguntes. Així, li preguntaven a una pacient, posem per cas, si el seu pare es deia Joan. Li explicaven que imaginar que jugava a tennis era com un sí i que imaginar-se caminant per casa era com un no. I la pacient responia correctament imaginant el que tocava en cada cas! (Monti et al., 2010).

«Persones sense mobilitat podrien escriure amb el pensament»

Aquestes tècniques demostren que algunes persones tenen cert estat de consciència. En ocasions provoquen més preguntes que respostes. Cal redefinir els diagnòstics d’estat vegetatiu? Quina actitud ha de tenir la família amb proves com aquesta si els resultats, potser, no són concloents o no són acceptats per tothom? Es poden utilitzar per conèixer la voluntat d’un pacient de ser mantingut o no en aquest estat?

Però també obren la porta a aplicacions molt diverses. Els senyals nerviosos que es produeixen en un malalt que no es pot moure, però que imagina que aixeca un braç es poden reconduir i fer-los arribar a un braç robòtic que executarà l’acció. Persones sense mobilitat podrien moure amb el pensament un cursor i escriure frases en un ordinador. Ja s’han fet proves reeixides amb voluntaris sans. A finals del 2014, a la Universitat de Washington, dues persones van jugar juntes a un videojoc. Una estava en una habitació i veia la pantalla. Aleshores imaginava que disparava un canó en el moment precís que el joc ho requeria. Un casquet amb elèctrodes detectava l’activitat cerebral, que es transmetia via internet al seu company, que estava en una altra habitació i no veia la pantalla del videojoc. Però tenia un aparell d’estimulaciò magnètica transcranial. Quan el primer jugador pensava en disparar, el cervell del segon rebia l’ordre i ell feia el gest adient amb el ratolí. El pensament havia viatjat d’un cervell a un altre i el segon havia interpretat correctament l’ordre.

Proves per pilotar drones i jugar al tetris amb la ment

Una altra prova feta a Portugal a mitjans del 2015 ha permès que una persona pilotés un drone amb el pensament. Simplement pensava si volia girar cap a un costat o cap a una altre o guanyar o perdre alçada. Ell pensava, les ones cerebrals es transmetien via informàtica i el drone executava l’acció.

Una de les experiències més recents ha estat aconseguir que tres persones juguessin al tetris estant en habitacions separades i sense cap contacte físic, visual ni auditiu entre elles. L’única connexió eren les ones cerebrals generades per cadascú i transmeses als altres. Ho va aconseguir un equip d’informàtics, psicòlegs i neurocientífics de la Universitat de Washington a Seattle i de la Carnegie Mellon University de Pittsburgh (Linxing et al., 2018).

No es tracta de fantasies, sinó de proves reals i reeixides. I com aquestes se n’han fet d’altres. Però requereixen entrenament i una gran concentració de qui els fa. No tothom dirigirà bé el drone o seria capaç, posem per cas, de controlar una cullera o un got amb un braç robotitzat. Qualsevol petita distracció produeix unes ones cerebrals que interfereixen amb les altres. Per això, les aplicacions no són per demà passat.

Però sí que obren grans perspectives i responen, si més no parcialment, a la pregunta sobre si ara és possible, almenys parcialment, llegir el pensament. I si és possible, és desitjable?

Referències:

-Chiang, O. (2010): “The Science of ‘Inception’”, Forbes, 29 de juliol

-Cowen, A.S.; Chumn, M.M.; Kuhl, B.A. (2014): “Neural portraits of perception: Reconstructing face images from evoked brain activity”, NeuroImage, vol. 94, pp. 12-22

-Cyranoski, D. (2012): “The mind reader”, Nature, vol. 486, pp. 178-180

-Haxby, J.V.; Gobbini, M.I.; Furey, M.L.; Ishai, A.; Choute, J.L.; Pietrini, P. (2001): “Distributed and overlapping representations of faces and objects in ventral temporal cortex”, Science, vol. 293, p. 2425-2430

-Herff, C. et al (2015): “Brain-to-text: decoding spoken phrases from phone representations in the brain”, Frontiers in Neuroscience, vol. 9, p. 217

Linxing Jiang et al. (2018): “BrainNet: A Multi-Person Brain-to-Brain Interface for Direct Collaboration Between Brains“, https://arxiv.org/abs/1809.08632

-Monti, M.M. et al. (2010) : “Willful modulation of brain activity in disorders of consciousness”, New England Journal of Medicine, vol. 362, p. 579-589

-Smith, K. (2013): “Reading minds”, Nature, vol. 502, pp. 428-430

 

 

 

Xavier Duran

Químic i periodista científic. Redactor especialitzat en ciència a TV3. Autor de diversos llibre d’assaig i divulgació científica. El darrer: «El imperio de los datos. El big data, oportunidades y amenazas». (Publicacions de la Universitat de València en castellà, Bromera en català.

 

Aquest article forma part del llibre “L’individu transparent. Dels raigs X al big data”, Pagès Editors, Lleida, 2016