La UMH de Elche logra que un implante en el cerebro ofrezca visión funcional a personas con ceguera

Investigadores del Laboratorio de Neuroingeniería Biomédica de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche han desarrollado un innovador sistema de visión artificial capaz de dialogar directamente con el cerebro, cuyos primeros resultados, publicados en Science Advances, se han probado con éxito en dos personas que padecen ceguera. Este avance supone un paso decisivo hacia una visión funcional más natural y adaptable para quienes han perdido la vista.

Según el estudio, la tecnología se basa en una nueva generación de neuroprótesis visuales que establecen una comunicación bidireccional con la corteza visual, permitiendo que el cerebro y el implante “conversen” para ajustar las percepciones visuales de manera dinámica.

Una visión funcional, no una recuperación total

“La ceguera es una de las discapacidades de mayor impacto en la vida de las personas”, recuerdan los investigadores. Este tipo de implantes podría, en un futuro, restaurar una visión útil en pacientes sin alternativas terapéuticas. “Lo que hace un sistema de visión artificial cortical es intentar emular el proceso natural de la visión. Para ello utiliza una pequeña cámara externa integrada en unas gafas más o menos convencionales que sustituye a la retina”, explica el catedrático de la UMH y líder del estudio, Eduardo Fernández Jover. “La información se procesa electrónicamente y se convierte en patrones de estimulación eléctrica que son enviados a la parte del cerebro que se encarga de procesar la información visual, esto es, la corteza occipital”, añade.

El investigador puntualiza que “la visión no es un proceso pasivo, sino un intercambio constante de señales e información entre el ojo y el cerebro”, de modo que los sistemas artificiales “tienen que suplir también esta función e intentar replicar el funcionamiento del sistema visual”. En cualquier caso, no se trata de “volver a ver”, sino de recuperar una “visión funcional” para orientarse, desplazarse o reconocer caracteres grandes.

El cerebro aprende del sistema y viceversa

Hasta ahora, las neuroprótesis visuales existentes eran de “lazo abierto”, sin tener en cuenta las respuestas neuronales. Sin embargo, como destaca Fernández Jover, “las neuronas que estamos estimulando se pueden volver más sensibles o fatigarse. O tal vez, la señal que enviamos hoy no es la misma que el cerebro espera o necesita mañana, porque él mismo ha cambiado”.

“Este estudio demuestra que podemos establecer un diálogo bidireccional con el cerebro. A la vez que generamos los estímulos eléctricos que generan las percepciones visuales, podemos registrar la actividad cerebral y ajustar los patrones de estimulación en función de la respuesta de las neuronas que rodean a los electrodos”, apunta el catedrático, quien subraya que “este bucle cerrado aprovecha la capacidad que tiene el cerebro para adaptarse y permite transformar el monólogo tradicional en un diálogo bidireccional entre la tecnología y el cerebro que podría ayudarnos a conseguir una visión artificial más parecida a la natural”.

El trabajo, realizado junto al Hospital Imed de Elche, ha requerido la implantación de un dispositivo de apenas 4 milímetros que contiene 100 microelectrodos. Para su colocación se ha empleado un robot quirúrgico y un sistema avanzado de neuronavegación. El neurocirujano Pablo González López, del Hospital Doctor Balmis e Imed Hospitales, explica que “gracias a la utilización de esta tecnología podemos guiar la inserción de los electrodos en tiempo real con una gran precisión y seguridad”, evitando así la craneotomía. “Las personas que participan en el estudio pueden ser dadas de alta de forma precoz y tienen menos molestias que en un postoperatorio habitual”, agrega.

Hacia una neuroprótesis visual adaptable y segura

En 2021, el mismo laboratorio de la UMH ya había implantado con éxito un dispositivo que inducía la percepción de formas y letras con alta resolución. Ahora, el nuevo sistema da un paso más: no sólo “escribe” en el cerebro, también “lee” las respuestas neuronales y se adapta en tiempo real. “El nuevo sistema aprende del cerebro y el cerebro aprende del sistema”, resume Fernández Jover.

Gracias a esta capacidad, los voluntarios han podido reconocer patrones complejos, movimientos, figuras e incluso algunas letras. Además, “a partir de los registros de la actividad neuronal, ahora podemos predecir si una determinada estimulación eléctrica va a inducir una percepción visual subjetiva e incluso el brillo relativo de la misma y el número de percepciones individuales”. Esto permite ajustes automáticos y dinámicos, favoreciendo una mejor adaptación y una curva de aprendizaje más rápida.

Futuro prometedor del estudio

Los resultados abren la puerta a desarrollar una neuroprótesis visual que mejore la movilidad y orientación de personas ciegas o con baja visión. No obstante, Fernández Jover advierte que, aunque los avances son prometedores, “todavía hay muchos problemas por resolver y es muy importante avanzar poco a poco y no crear falsas expectativas, ya que de momento se trata solo de una investigación en curso”.

Actualmente, estos implantes se encuentran en fase preclínica y no están disponibles para el público general. Su objetivo es suplir la visión perdida por enfermedades degenerativas de la retina o daños en el nervio óptico, en casos donde el cerebro mantiene intacta su capacidad de procesar información visual.

“En cambio, en las personas que nacen ciegas, la corteza visual nunca llega a desarrollar la función de ver”, recuerda el investigador. “Por eso, al menos de momento, un implante no puede ‘hablar’ con un sistema visual que nunca se ha desarrollado”, concluye, ya que “no hay un código previo con el que comunicarse”.

El estudio está firmado por los investigadores de la UMH Fabrizio Grani, Cristina Soto Sánchez, Alfonso Rodil Doblado, Rocío López Peco y Eduardo Fernández Jover, junto con el neurocirujano Pablo González López, del Hospital General Universitario Doctor Balmis e integrante del grupo de investigación en Imagen para el Diagnóstico Médico del Isabial.

El equipo ha querido expresar su agradecimiento a los voluntarios y sus familias, así como al personal del Hospital IMED de Elche por su apoyo clínico durante todo el proceso. El proyecto ha contado con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (DTS19/00175, PDC2022-133952-100), la Unión Europea a través del programa Horizonte 2020 (grant agreement no. 899287, NeuraViPeR, y no. 861423 enTRAIN Vision; Innovative Neurotechnology for Society - INTENSE), el Dutch Neurotechnology Consortium y la Generalitat Valenciana.

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