El cerebro memoriza cómo usar una prótesis del mismo modo que aprende a conducir

• Se puede asimilar el manejo de un dispositivo externo igual que si fuese una tarea natural
• Al aprender a conducir, el cerebro genera un mapa mental para automatizar la tarea

Igual que se aprende a montar en bicicleta o a conducir: a base de repetir los movimientos hasta que nuestro cerebro es capaz de ejecutarlos automáticamente. De la misma manera que los humanos automatizan ciertas acciones (lo que se conoce como memoria motora), dos monos macacos han aprendido a usar mecánicamente una prótesis cerebral en un laboratorio de California. Los avances en este terreno, que llevan la firma de un investigador español, acaban de darse a conocer en las páginas de la revista 'PLoS Biology'.

El científico valenciano José Carmena, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias Informáticas y del Instituto de Neurociencias, ambos en la Universidad de California, en Berkeley, lleva desde el año 2002 dedicado al desarrollo de dispositivos cerebrales que puedan llegar algún día a ayudar a personas con algún tipo de parálisis medular o discapacidad motora.

Si ya en 2003 consiguió que dos monos de la misma especie llegasen a emplear un brazo robótico conscientemente, con la misma naturalidad que su extremidad biológica, en esta ocasión ha descrito lo que ocurre en el cerebro hasta que se establecen los mapas neuronales que permiten memorizar una tarea para ejecutarla automáticamente.

"Hemos demostrado que es posible controlar un dispositivo que no es parte del organismo, y consolidar este aprendizaje igual se aprende a jugar al tenis o a montar en bicicleta; tareas que ya nunca se olvidan", explica desde California el investigador español. De hecho, bromea, "lo de menos son los monos, porque podemos suponer que el cerebro humano será capaz de consolidar también esa memoria motora y controlar una prótesis de manera tan automática como ejercita cualquier tarea biológica".

A pesar de las implicaciones que su trabajo puede tener en el desarrollo de dispositivos biónicos más precisos para su uso en humanos, Carmena es muy cauto y huye de los titulares sensacionalistas. "Es una esperanza, porque el cerebro puede asimilar una prótesis que no es parte del propio cuerpo de la misma manera que un niño aprende a usar sus extremidades, desde la total ignorancia"; explica, "pero esto es sólo un paso más, falta mucho por ver cómo se podrá aplicar esto en el diseño de prótesis capaces de realizar tareas más complejas".

Mapas neuronales

Pese a los avances logrados en los últimos años para mover brazos biónicos, cursores de ordenador o sillas de ruedas sólo con las órdenes del cerebro, hasta ahora poco se sabía sobre los cambios neuronales que requiere este aprendizaje. Tampoco estaba claro si éstos podían persistir en el tiempo hasta otorgar un uso natural y casi mecánico de las prótesis.

Eso es lo que acaba de describir el joven científico español en colaboración con su compañero Karunesh Ganguly, de la misma facultad. Para ello, enseñaron a dos macacos una tarea sencilla, recorrer con el brazo la distancia desde el centro de un círculo hasta un punto de colores en algún punto del perímetro. Mientras los animales aprendían este movimiento, midieron su actividad cerebral con una serie de electrodos situados en la corteza motora.

A continuación, repitieron el aprendizaje de nuevo, pero esta vez en un entorno virtual, sin necesidad de mover sus brazos, sólo con las órdenes de su cerebro recogidas en un dispositivo exterior capaz de mover un cursor. Igual que los torpes pedaleos de un niño que se monta en bicicleta por primera vez, los monos no se mostraron muy hábiles en sus primeros intentos. Movían el cursor erráticamente y tardaban bastante tiempo en completar la tarea.

Hasta que el aprendizaje se fijó en su cerebro después de cuatro o cinco días y los animales fueron capaces de señalar el punto de colores sin titubear, casi automáticamente. Según comprobaron, la actividad de las neuronas se iba estabilizando a medida que los monos adquirían destreza en el ejercicio, hasta el punto de adquirir un patrón estable, una especie de mapa mental automático de la tarea.

Cuando ya tenían plena habilidad, los científicos les enseñaron una segunda tarea, para comprobar si interfería con el primer ejercicio. Para su sorpresa, los animales repitieron el mismo proceso de aprendizaje, hasta automatizar también el segundo adiestramiento después de varios días. En este caso, el mapa mental adquirido era totalmente distinto del primero, pero los animales también demostraron que podían saltar de un ejercicio a otro sin mayor problema, porque ambos estaban memorizados en su cerebro.

En total, explican en el trabajo, los animales han demostrado las tres características principales de la memoria motora. La primera de ellas, estabilidad, que es lo que lleva a algunos profesores de música, de autoescuela o entrenadores deportivos a tener que 'desentrenar' a sus alumnos, que tienen vicios previos adquiridos difíciles de cambiar, precisamente porque están memorizados. La segunda, la capacidad de recordarlo rápidamente cuando es necesario ponerlo en práctica; y, por último, la resistencia a las interferencias que permite aprender nuevas tareas sin olvidarse de hacer otras anteriores: "Jugar al tenis no te impide aprender a jugar a los bolos", concluye Carmena.