#28 Semana 23/12/2022 - ExoCortex y BCIs. Conectar cerebro a la nube. Brain Computer Interfaces
¿Conectarías tu cerebro a la nube? ¿Mantendrías todos tus recuerdos almacenados en un backup? ¿Te conectarías a otros cerebros de personas para usar sus capacidades cognitivas como hablar idiomas?
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Sin más dilación vamos al artículo de la semana.
Ya hemos hablado en esta newsletter de algunas tecnologías futuristas que podrían provocar que los Sapiens se autoevolucionaran mejorando sus capacidades genéticas por defecto. Algunas de estas tecnologías implican la modificación genética. Hay otra vía que no necesita de la modificación de nuestro ADN para aumentar la capacidad cognitiva. Hace poco, Peter Diamandis, fundador de Singularity University se hacía eco de las compañías más punteras que estaban desarrollando tecnología relacionada con los “ExoCortex”
¿Qué es un ExoCortex?
El cerebro de un Sapiens ha evolucionado durante miles de años hasta llegar a nuestros días en el que contamos con 3 capas fundamentales.
Primates superiores y sobre todo Sapiens desarrollaron en gran medida una estructura de gran relevancia que nos da la capacidad de organización, reflexión o autoconciencia: El neocórtex.
Este área permite la asociación e integración de las diferentes percepciones y la toma de conciencia de éstas, contribuyendo a formar una imagen mental de la realidad más precisa. Permite el análisis profundo de la información, la reflexión y la capacidad de toma de decisiones.
Sin embargo nuestro cerebro sigue siendo muy lento para ciertas operaciones y tiene muy poca capacidad de almacenamiento de memoria.
Un exocortex seria un sistema de procesamiento de datos externo artificial que te ayudaría a memorizar y procesar mayor cantidad de información y en menos tiempo.
Ahora mismo, los Smartphones ya funcionan como ExoCortex.
Un Sapiens con un SmartPhone es mucho más capaz de realizar funciones que un Sapiens sin Smartphone. Puede grabar conversaciones, traducir idiomas, generar imágenes, comunicarse a distancia, buscar en un mapa, etc.
Un Sapiens con un SmartPhone con conexión a Internet es una especie superior.
Sin embargo, aún es lenta la comunicación entre un Smartphone y un Sapiens. Necesita de movimiento del cuerpo, sus dedos o su voz principalmente.
Un Exocortex integrado permitiría directamente realizar acciones mediante el pensamiento. Es decir, mediante la conexión con la actividad neuronal del neocortex.
¿Qué son los BCIs o Brain Computer Interfaces?
La definición de BCI o Brain Computer Interface es la de un sistema que permite la comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo, como un ordenador o un robot.
Los BCIs utilizan ondas cerebrales o actividad neuronal, para permitir que una persona controle un dispositivo o realice tareas sin necesidad de usar partes del cuerpo en movimiento.
Los BCI se investigan de momento en aplicaciones médicas y militares, pero cada vez más se está investigando para su uso más en el sector TIC, como control de dispositivos de realidad virtual o la comunicación con personas con discapacidades.
Existen diferentes tipos de BCI dependiendo de las técnicas empleadas en medir y analizar las señales cerebrales y para convertirlas en una forma que pueda ser utilizada por un dispositivo externo.
Basados en electroencefalograma (EEG)
Basados en magnetoencefalograma (MEG)
Basados en imágenes por resonancia magnética (IRM).
Ray Kurzweil está seguro de que en torno a 2030 será posible conectar el neocórtex humano a internet a alta velocidad.
Esto implicaría por ejemplo que quienes sufren trastornos neurológicos como lesiones medulares, epilepsia, pérdida de visión y audición podrán recuperar la función sensorial y de movimiento conectando sus señales cerebrales en tiempo real con dispositivos como “exoexqueletos” o robots que sustituyan los movimientos de su cuerpo.
Más largo plazo sería posible "pensar y buscar en Google", conectar los sentidos y las acciones a un avatar robótico, conectar empáticamente con otros seres humanos y adquirir una inteligencia superior a la humana genética por defecto.
Empresas como Neuralink (fundada por Elon Musk), Paradromics y Blackrock Neurotech, utilizan conexiones neuronales en escala micrométrica que se insertan en zonas del cerebro que controlan el movimiento y perciben los sentidos. Otras, como Kernel, están construyendo la próxima generación de sistemas de medición cerebral mediante sensores portátiles que ofrecen señales neuronales de alta calidad y cobertura de toda la cabeza.
Uso de BCIs e implicaciones
Las implicaciones de las BCIs que conectan el cerebro a Internet a alta velocidad son múltiples y significativas. Quizá la mejor forma de planteárselas sea en términos temporales: a corto y a largo plazo.
Implicaciones a corto plazo
He aquí dos ejemplos de las aplicaciones más inmediatas y obvias de las BCI:
Ejemplo 1. Un paciente con ictus utiliza una BCI para escribir:
Investigadores neurocientíficos de la Universidad de California en San Francisco trataron a un paciente con ictus con un implante cerebral de 128 electrodos, (suministrado por Blackrock Neurotech). Durante un periodo de 81 semanas, utilizando sólo sus pensamientos (sus ondas cerebrales leídas por una IA) fue capaz de escribir mensajes como "Tengo hambre" o "Por favor, tráeme las gafas."
Podéis ver el video aquí de cómo el paciente de 39 años pudo mover su brazo gracias a esta tecnología:
Ejemplo 2. Los pacientes con parálisis pueden "escribir" en un iPhone
Un paciente que padece una fase avanzada de esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad debilitante que afecta a la actividad motora, ha demostrado recientemente que puede enviar mensajes a personas utilizando sólo sus pensamientos, gracias a un software que integra su iPhone y su BCI implantable.
Podéis ver la noticia y el video aquí.
Implicaciones a largo plazo
Más allá de las implicaciones médicas inmediatas, hay dos grandes áreas de implicaciones a largo plazo que merece la pena destacar: La capacidad de la tecnología BCI para aumentar la capacidad cognitiva de los individuos, y cómo la tecnología ayudará a aumentar a los humanos en comparación con las capacidades de la IA.
Ejemplo 1. Aumento de la inteligencia humana gracias a un Exocortex. Metainteligencia y Conciencia Ubícua.
¿Qué pasaría si pudieras "pensar y buscar en Google"? ¿Cómo cambiaría tu inteligencia si pudieras recordarlo todo?
Imagina conectar tu mente a la nube, con todo el conocimiento humano accesible en un instante. Con esta capacidad, ¿qué tipo de innovaciones, soluciones y teorías nuevas y profundas surgirán? ¿Qué nuevos negocios crearíamos?
Ahora imagina que miles de millones de personas tienen esta capacidad.
Para las empresas, los países o los individuos no hay nada de mayor valor que el uso inteligente de su equipo.
¿Y si pudiéramos interconectar todas nuestras mentes?
Imagina una sociedad futura en la que las comunidades (o la totalidad de la humanidad) estén conectadas entre sí a través de BCIs a alta velocidad.
Esto permitiría compartir ampliamente sentimientos, recuerdos y pensamientos.
Conectar 8.000 millones de mentes a través de la nube podría ayudarnos a alcanzar un estado de inteligencia humana transformadora, allanando el camino para lo que podría ser el periodo de paz y colaboración más histórico de la historia.
Es lo que algunos en el ámbito transhumanista llaman “Conciencia Ubícua” o Metainteligencia.
Rick and Morty ya lo sugirieron en el capítulo donde aparece “Unidad”.
Puede parecer una locura, pero no olvides que cada uno de nosotros, los "humanos", está formado por 40 billones de células individuales, cada una viva por su cuenta, conectadas y colaborando para crearte a tí.
Ejemplo 2. Humanos aumentados, Transhumanos o SuperSapiens
Para aquellos que argumentan que la IA es peligrosa y que se preocupan de que la tecnología domine a la humanidad (el escenario de Terminator), deberían consolarse con la noción de que puede que no sea "IA contra humanos", sino más bien "IA contra humanos aumentados".
Se trataría de la fusión de la IA y los humanos: la colaboración entre humanos y máquinas a través de la tecnología BCI que permitirá a la humanidad progresar y evolucionar al siguiente nivel.
Aunque esto suene a ciencia ficción, ya está ocurriendo. De hecho, ya hemos externalizado gran parte de nuestra memoria y nuestra base de conocimientos y capacidades a nuestros smartphones. Siempre están a nuestro alcance y, aunque no estén dentro de nosotros, forman parte de nosotros.
Como decíamos al principio. Un Sapiens con un Smartphone es ya una especie superior.
Podemos ver los beneficios de la colaboración entre humanos y máquinas mirando al ajedrez.
El ajedrez fue uno de los primeros campos en los que los ordenadores superaron a los humanos, y las IA siguen mejorando.
Pero en el campo del ajedrez avanzado, también llamado "ajedrez cíborg" o “cyborg chess”, en el que humanos e IA se asocian y compiten como un equipo, múltiples partidas han demostrado que un equipo humano-IA es superior a un motor de ajedrez de IA solo.
Antes de analizar las empresas que nos ayudarán a crear este futuro, conviene comprender la historia y la evolución de la tecnología BCI.
Breve historia de los interfaces BCI
Científicos e ingenieros llevan desarrollando e investigando sobre BCIs desde los años cincuenta. Pero no fue hasta los años 70 cuando el profesor Jacques Vidal, de la UCLA, acuñó el término "interfaz cerebro-ordenador" al dirigir un proyecto para analizar señales de electroencefalograma (EEG), procedentes de electrodos fijados al cuero cabelludo.
Dos de los avances clave en la evolución de la tecnología BCI son el éxito de los implantes cocleares y el uso de la estimulación cerebral profunda.
Implantes cocleares
El primer avance en el desarrollo de la tecnología de interfaz neural ha sido el desarrollo y éxito de los implantes cocleares.
Los implantes cocleares son electrodos implantados quirúrgicamente que evitan los daños o el subdesarrollo del oído medio o interno para estimular directamente los nervios auditivos y restablecer la audición. Funcionan mediante un procesador del habla externo que escucha los sonidos y los convierte en señales eléctricas. Estas señales se transmiten a la cóclea para estimular las fibras nerviosas auditivas, evitando así las partes sensoriales del oído.
Desde que la FDA estadounidense aprobó por primera vez el uso de implantes cocleares en la década de 1980, cientos de miles de personas utilizan esta interfaz neural invasiva para ayudarles a escuchar.
Estimulación cerebral profunda
El uso de la estimulación cerebral profunda (ECP) marca otro hito clave en la evolución de la tecnología BCI.
La ECP consiste en implantar electrodos en zonas específicas del cerebro. Estos electrodos crean impulsos eléctricos que pueden regular la actividad cerebral anormal o ajustar los desequilibrios químicos del cerebro. La estimulación de las distintas áreas cerebrales se controla mediante un dispositivo similar a un marcapasos que se coloca bajo la piel del tórax.
La ECP se utiliza para tratar diversas afecciones, entre ellas trastornos del movimiento como la enfermedad de Parkinson y trastornos psiquiátricos como el trastorno obsesivo-compulsivo.
Según los Institutos Nacionales de la Salud, más de 160.000 personas en todo el mundo se han sometido a ECP.
Empresas líderes en el ámbito de los BCIs
He aquí breves perfiles de las 5 empresas que más están desarrollando las tecnologías BCI más prometedoras.
Blackrock Neurotech
El nuevo BCI de Blackrock Neurotech, Neuralace, es más fino que una pestaña.
Blackrock Neurotech, fundada en 2008, es la empresa líder mundial en plataformas de tecnología BCI, a la vanguardia para hacer realidad la BCI en humanos. Blackrock es la única empresa del mundo que dispone de un dispositivo consistente en una “malla implantable” con casi 100 electrodos por dispositivo que ya cuenta con la autorización de la FDA y se utiliza en humanos. Algunos pacientes utilizan incluso varios dispositivos en su cerebro.
Hasta la fecha, hay 36 pacientes humanos en todo el mundo que viven con una BCI en la cabeza, y 32 de ellos utilizan la tecnología de Blackrock.
"Decenas de pacientes humanos utilizan actualmente nuestros implantes y nuestra tecnología para hacer cosas directamente con la mente que eran inimaginables hace diez años", son palabras de Marcus Gerhardt, Consejero Delegado y Cofundador de Blackrock. "Llevamos más de una década desarrollando nuestra tecnología con varios cientos de las principales instituciones de investigación del mundo y más de 20 centros clínicos asociados".
Blackrock Neurotech ha impulsado una amplia gama de "primicias" en aplicaciones BCI humanas. Por ejemplo, la primera en proporcionar a pacientes tetrapléjicos la capacidad de controlar extremidades robóticas directamente desde y con el cerebro; y la primera en permitir a pacientes con ELA, incluso completamente bloqueados, volver a comunicarse mediante un deletreador auditivo, controlado directamente por su mente.
En noviembre de 2022, Blackrock presentó su nueva BCI de nueva generación, llamada Neuralace.
Restaurar la memoria y la visión y tratar trastornos mentales como la depresión requieren BCIs que puedan interactuar con más neuronas, y esto es lo que la nueva BCIs de Blackrock está diseñada para abordar.
Neuralace tiene más de 10.000 canales, todos en un chip flexible con estructura de encaje más fino que una pestaña.
Blackrock pondrá el Neuralace a disposición de la comunidad de investigadores en neurociencia en 2024 y tiene previsto realizar las primeras demostraciones del ICV como prótesis visual en humanos en 2028.
Neuralink
El BCI de Neuralink aspira a ser "un Fitbit en tu cráneo"
Neuralink, fundada por Elon Musk en 2016, es quizá la empresa de BCI más conocida.
En noviembre de 2022, Elon y el equipo de Neuralink ofrecieron una presentación con información actualizada sobre su hoja de ruta para conectar -y finalmente fusionar- nuestras mentes con las máquinas.
Durante la presentación, Elon dijo que las dos primeras aplicaciones de la BCI de Neuralink serían: (1) ayudar a las personas con parálisis a utilizar más eficazmente sus dispositivos digitales, y (2) restaurar la visión en aquellos que la han perdido. De hecho, el equipo mostró un vídeo de demostración de cómo se ha utilizado el BCI de Neuralink para estimular la vista en el cerebro de un mono.
La versión actual del dispositivo de Neuralink, llamado Link, tiene el tamaño de una moneda de 25 centavos de dólar y contiene unos 1.000 electrodos. Estos electrodos, o canales, son capaces de registrar y estimular neuronas.
Ya en 2020, el equipo de Neuralink mostró un cerdo vivo con un chip Neuralink implantado en el cerebro, que mostraba las señales cerebrales en directo mientras el cerdo caminaba sobre una cinta. Y en 2021, Neuralink mostró un vídeo de un macaco jugando al Pong con manos libres utilizando su Neuralink BCI.
En noviembre de 2022, el equipo dijo que estaba trabajando en una versión actualizada de la ICB que tendrá aproximadamente el mismo tamaño pero contendrá hasta 4.000 electrodos.
Una de las innovaciones clave que Neuralink tiene previsto utilizar es un robot quirúrgico que inserta los electrodos en el cerebro a través de un pequeño orificio en el cráneo "tan fácilmente como quien se somete a una cirugía Lasik para la vista".
Entonces, ¿cuándo podemos esperar ver el BCI de Neuralink en humanos?
Elon ha dicho que la empresa ha empezado a presentar la documentación para un ensayo clínico a la FDA estadounidense, y que espera tener un BCI Neuralink implantado en un paciente humano dentro de 6 meses.
Paradromics
El BCI de Paradromics consta de más de 1.600 microhilos de platino-iridio
Paradromics tiene la misión de crear una nueva generación de BCIs que ayude a personas con trastornos que van desde la parálisis a los impedimentos del habla.
El dispositivo implantable de la empresa es un chip de 1 cm cuadrado formado por 1.600 microhilos de platino-iridio que sobresalen en una matriz de un lado del chip.
Este "chip cerebral" se coloca en la capa entre la piamadre y la duramadre, membranas protectoras que recubren el cerebro. Cuando el chip se coloca en el cerebro, esos 1.600 microhilos de platino-iridio penetran sólo 1,5 mm de profundidad en el neocórtex.
Estos chips transmiten datos hacia y desde la capa superior del cerebro, y luego los transportan a un módulo que se implanta justo debajo de la piel, en el pecho del sujeto. Como todo se encuentra justo debajo de la piel, nadie sabría que tienes un chip cerebral implantado.
Una característica clave de la plataforma Paradromics es su escalabilidad.
En 2021, el prototipo de dispositivo de la empresa demostró el registro eléctrico de más de 30.000 canales de electrodos en el córtex de las ovejas.
El Paradromics BCI se está probando actualmente en ovejas y su objetivo es llegar a los humanos en algún momento del próximo año, con la esperanza de mejorar primero la vida de las personas con parálisis severa, restaurando la comunicación a través del texto, el cursor y el habla.
Synchron
El BCI de Synchron se conecta a través de la vena yugular para evitar la cirugía cerebral invasiva
En 2021, Synchron recibió la aprobación de la FDA estadounidense para realizar ensayos clínicos en humanos de un BCI implantable permanente. Lo más destacable del BCI de Synchron, denominado Stentrode, es que su implante neural no requiere cirugía a cerebro abierto. El dispositivo es un "entramado tubular de electrodos" de 4 cm que se inserta en uno de los principales vasos sanguíneos del cerebro a través de la vena yugular.
El Stentrode detecta los campos eléctricos generados por grupos cercanos de neuronas de la corteza motora y transmite las señales registradas a un transmisor inalámbrico incrustado en el pecho del paciente. A continuación, estas señales se envían a un descodificador externo.
En un estudio realizado en Australia, el Stentrode permitió a cuatro pacientes con ELA realizar operaciones bancarias y compras por Internet. Y el pasado diciembre, un paciente utilizó el dispositivo para enviar el primer tuit enviado a través de una BCI.
Kernel
El BCI portátil de Kernel, llamado Flow, tiene el tamaño de un casco de bicicleta.
El director ejecutivo de Kernel, Bryan Johnson, tiene la misión de hacer posible que médicos y particulares obtengan información sanitaria sobre el cerebro humano, al igual que podemos hacer con otras partes del cuerpo.
En palabras de Johnson en una entrevista con Bloomberg: "Nunca hemos tenido un régimen con el cerebro en el que se hagan mediciones previas, se emita un tratamiento y se midan los resultados después para ver cómo está funcionando el tratamiento... Podemos aportar al cerebro la misma ingeniería y rigor científicos que utilizamos para otros aspectos de nuestra salud".
Flow es el auricular portátil no invasivo de Kernel que mide la actividad cerebral mediante espectroscopia de infrarrojo cercano. Lo que diferencia a Flow es que reduce el costoso equipo, del tamaño de una habitación, a un dispositivo del tamaño de un casco de bicicleta, conservando al mismo tiempo la máxima calidad óptica posible.
Como señala Johnson, Flow puede examinar el efecto de cualquier intervención en el cerebro, desde el uso de un casco de realidad virtual hasta los efectos de tomar psicodélicos como la ketamina.
Conclusiones
Como todas las tecnologías exponenciales, el futuro de las ICB se acelera. Y, como toda tecnología exponencial, al principio parece que avanza engañosamente despacio.
Ray Kurzweil, cofundador de la Singularity University, predice que a principios de la década de 2030 tendremos una conectividad sin fisuras y de gran ancho de banda entre el cerebro y la nube.
Sólo faltan 10 años.
En la película Matrix, Neo carga en su cerebro programas de entrenamiento de artes marciales y helicópteros. Quizá podremos hacer eso en toda una serie de temas y áreas: desde la mecánica cuántica hasta el arte.
El poder de la convergencia de la ciencia del cerebro, la inteligencia artificial, la computación y la robótica es asombroso. Y las implicaciones son de gran alcance.
Si te ha gustado este artículo y quieres profundizar sobre el tema, no te pierdas el magnífico artículo de Tim Urban sobre Neuralink en Wait but Why.
Para ampliar todavía más el horizonte de posibilidades del exocortex, me gustaría recordar la idea del "cerebro global" (la red inteligente emergente formada por todas las personas en este planeta, junto con las computadoras y los enlaces de comunicación que los conectan entre sí) que yo conocí a través de Peter Rusell (The Global Brain: Speculations on the Evolutionary Leap to Planetary Consciousness, 1983), aunque ha sido desarrollada por muchos más autores. Me gusta ligar esa idea con una propiedad de los "grafos aleatorios", conjuntos de puntos, o nodos, conectados al azar por un conjunto de líneas, o aristas (en nuestro caso, cerebros). Según Stuart Kauffman (At home in the universe, 1995) para un gran número de nodos, a medida que la proporción entre hilos y nodos supera el umbral de "0,5", la mayoría de los nodos se conectan en un componente gigante. Para terminar, una observation de Fred Hoyle en su novela The Black Cloud (1959) en la que argumenta que no importa si la Nube está formada por un solo individuo o por muchos individuos, ya que, con comunicaciones instantáneas entre ellos, la colectividad funcionaría como un solo superorganismo. Resumiendo, un gran número de nodos, interconectados entre sí en una red que puede funcionar como un superorganismo global... A ver si la humanidad llega a 2030 y Ray Kurzweil tiene razón, será interesante de ver.