{"id":993,"date":"2012-10-16T02:26:15","date_gmt":"2012-10-16T00:26:15","guid":{"rendered":"http:\/\/adolfoplasencia.es\/blog\/?p=993"},"modified":"2012-10-16T23:04:58","modified_gmt":"2012-10-16T21:04:58","slug":"convertirnos-en-bionicos-jose-carmena-un-pionero-en-conectar-cerebros-y-maquinas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/adolfoplasencia.es\/blog\/convertirnos-en-bionicos-jose-carmena-un-pionero-en-conectar-cerebros-y-maquinas\/","title":{"rendered":"Convertirnos en bi\u00f3nicos: Jos\u00e9 Carmena, un pionero en conectar cerebros y m\u00e1quinas."},"content":{"rendered":"

La Ingenier\u00eda neural del siglo XXI funciona a pleno rendimiento, en el Brain-Machine Interface Systems Laboratory de la UC Berkeley que dirige, Jose Carmena.<\/em><\/strong><\/p>\n

El valenciano Jos\u00e9 Carmena se dedica a la ingenier\u00eda neural y a la bi\u00f3nica con una intensidad casi sin l\u00edmites. Por fin te tenido el privilegio de poder dialogar con \u00e9l en profundidad para que nos hable de esta nueva ingenier\u00eda y de los experimentos que realiza. Para ejercerla como lo hace, hizo previamente un periplo de aprendizaje no menos intenso: Ingenier\u00eda T\u00e9cnica Electr\u00f3nica y Superior en la Universidad Polit\u00e9cnica y la Universitat, respectivamente, las dos en Valencia; despu\u00e9s obtuvo la maestr\u00eda y doctorado en inteligencia artificial y rob\u00f3tica en la Universidad de Edimburgo, y finalmente, una etapa postdoctoral en neurobiolog\u00eda en la Duke University, en EE.UU, en donde trabaj\u00f3 con Miguel Nicolelis<\/a>, uno de los pioneros de la bi\u00f3nica. Lo culmin\u00f3 en la Universidad de California en Berkeley donde es profesor de ingenier\u00eda electr\u00f3nica y neurociencia, y en donde dirige su propio Laboratorio, el Brain-Machine Interface Systems Laboratory,<\/em><\/a> que desarrolla la ciencia y la tecnolog\u00eda necesarias para conseguir un \u201cInterfaz Cerebro-M\u00e1quina<\/a>\u201d viable, que permita a personas paralizadas y con discapacidades motoras, controlar brazos rob\u00f3ticos, exo-esqueletos, pr\u00f3tesis adaptadas, etc., con el pensamiento. \u00a0Carmena es tambi\u00e9n co-director del Centro de neuroingenier\u00eda y pr\u00f3tesis neurales<\/a> que se ha inaugurado recientemente entre la Universidad de California en Berkeley y la de San Francisco.<\/p>\n

Esa ingenier\u00eda y neurociencia del siglo XXI que practican en su laboratorio, no responde a los c\u00e1nones que ten\u00edamos ya esquematizados. El objeto principal de sus investigaciones es abordar el funcionamiento del cerebro humano.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Jos\u00e9 Carmena y Adolfo Plasencia en el di\u00e1logo.<\/em><\/p>\n

Adolfo Plasencia: Jos\u00e9, \u00bfc\u00f3mo definir\u00edas en pocas palabras lo que es la ‘ingenier\u00eda neural’?<\/p>\n

Jose Carmena: \u201cPor definirla b\u00e1sicamente<\/strong>,\u00a0la\u00a0ingenier\u00eda neural es la aplicaci\u00f3n de t\u00e9cnicas de ingenier\u00eda, -electr\u00f3nica, mec\u00e1nica, inform\u00e1tica etc.- en las neurociencias. Nosotros espec\u00edficamente,\u00a0perseguimos conseguir<\/strong>, por ejemplo,\u00a0que personas cuyo cuerpo o alguna parte de \u00e9l, ha quedado incapacitado para el movimiento por diferentes causas, finalmente, puedan realizar sus tareas cotidianas de forma autosuficie<\/strong>nte\u201d.<\/strong><\/p>\n

Adolfo Plasencia: \u00bfC\u00f3mo lo hac\u00e9is? \u00bfD\u00f3nde esta el centro de gravedad que equilibra un trabajo como el vuestro, enormemente multidisciplinar, para que sea lo m\u00e1s eficiente posible? \u00bfEs un punto fijo, o m\u00f3vil que seg\u00fan la investigaci\u00f3n concreta se desplaza o tiene el n\u00facleo en un lugar diferente seg\u00fan sea el trabajo concreto?<\/p>\n

Jos\u00e9 Carmena: \u201cEl caso que puedo dar como ejemplo para explicarlo<\/strong> es el de mi propio laboratorio en Berkeley. Nos llegan doctorandos de varios programas, de neurociencias, ingenier\u00eda electr\u00f3nica e inform\u00e1tica, bioingenier\u00eda, etc. Los estudiantes que entran en el laboratorio vienen con trayectorias previas distintas y tienen que aprender las herramientas de lo que no dominan para poder trabajar en ese campo. O sea, no vale el modelo antiguo de… yo soy bi\u00f3logo, hago mi experimento, recolecto mis datos, se los dejo al estad\u00edstico, \u00e9l los analiza y al final, todos escribimos y publicamos. No.\u00a0 Ahora, el \u2018ingeniero neural\u2019,\u00a0 \u2013y esto est\u00e1 afectando a la neurociencia misma-, o \u00a0‘neurocient\u00edfico de sistemas’, requiere una formaci\u00f3n interdisciplinar que le permita abordar un problema por si mismo, problemas que requieren el dominio de diversos campos. Esto es lo com\u00fan ahora en un laboratorio avanzado; da igual de donde venga cada doctorando, al final todos acaban entendiendo lo que el otro dice. Tiene que haber como un lenguaje com\u00fan para que, en las reuniones de laboratorio, la gente se entienda.\u00a0 Evidentemente, todos tenemos nuestro centro de gravedad en una disciplina o en otra, pero hemos que hacer el esfuerzo de \u201ccruzar al otro lado\u201d, de forma que al ingeniero neural domine tanto los conocimientos t\u00e9cnicos de ingenier\u00eda como los de neurociencia, y encaje en la cultura de ambas comunidades.\u00a0 La clave del \u00e9xito real posterior de estas personas, va a depender en parte de esto.<\/strong><\/p>\n

La Bi\u00f3nica, es el ejemplo perfecto para motivar a muchos estudiantes a seguir a veces caminos m\u00e1s duros, con carreras t\u00e9cnicas o incluso seguir aprendiendo, continuando con post-grado en otros campos, dando el salto de un campo a otro para al final ver que todo converge en una aplicaci\u00f3n interdisciplinar que es muy poderosa, tiene mucho futuro, puede ayudar a mucha gente y es fascinante. Es una batalla dura porque no puedes ser maestro de todas las disciplinas. Es un desaf\u00edo constante entre anchura y profundidad \u2013si acaparas mucho pero no eres muy profundo o si te centras demasiado en algo y no en lo de alrededor, no sabes-. Entonces, la Bi\u00f3nica como disciplina, creo, es un ejemplo de equilibrio interdisciplinar\u201d.<\/strong><\/p>\n

Adolfo Plasencia<\/strong>:\u00a0Acabas de publicar en la prestigiosa revista del IEEE Spectrum, un impresionante art\u00edculo titulado \u201cBecoming Bionic<\/a>\u201d (Convertirse en bi\u00f3nico) que habla del interfaz cerebro-m\u00e1quina que esta en el\u00a0 centro de tus investigaciones y que comienza diciendo: \u201cImagina un dispositivo de alta tecnolog\u00eda que permite controlar un aparato exterior al cuerpo con s\u00f3lo pensar en ello. La gente sue\u00f1a con \u00e9l desde hace d\u00e9cadas. Dispara la imaginaci\u00f3n de cient\u00edficos e ingenieros y de los autores de ciencia ficci\u00f3n. La raz\u00f3n es sencilla pero poderosa. Al transformar el pensamiento en acci\u00f3n, una\u00a0 interfaz cerebro-m\u00e1quina podr\u00eda dotar de dispositivos de control a personas paralizadas, con por ejemplo brazos rob\u00f3ticos, pr\u00f3tesis u otros actuadores<\/strong>\u201d<\/em>.<\/p>\n

Adolfo Plasencia \u00bfConvertir el \u2018pensamiento\u2019 en \u2018acci\u00f3n\u2019 mediante un Brain-Machine Interface<\/em> es muy complicado, verdad?,<\/p>\n

\u00a0<\/strong>Jos\u00e9 Carmena:\u00a0\u201cS\u00ed, muy complicado. Pero ya hay resultados en animales y en humanos que demuestran control mental de dispositivos prot\u00e9sicos mediante la decodificaci\u00f3n (traducci\u00f3n) de intenciones motoras que se usan de forma eficiente y eso, de alguna forma, es \u2018el pensamiento\u2019, claro. De all\u00ed a tener lo que uno ve en pel\u00edculas como The Matrix<\/em> y hacer un \u2018download\u2019 de la memoria, eso es pura ciencia ficci\u00f3n, evidentemente. Ahora bien, el objetivo es el mismo: tener un \u2018puerto\u2019 de comunicaci\u00f3n con el cerebro que sea bi-direccional, es decir, del que se pueda \u2018descargar\u2019 informaci\u00f3n respecto a la acci\u00f3n que se desea realizar y en el que se pueda \u2018subir\u2019 o \u2018grabar\u2019 informaci\u00f3n sensorial proveniente del dispositivo rob\u00f3tico\u201d<\/strong>.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Adolfo Plasencia: De hecho, t\u00fa escribiste, que el \u2018Santo Grial\u2019 de la interfaz cerebro-m\u00e1quina ser\u00e1 un sistema en el que el cerebro pueda ‘controlar’ y tambi\u00e9n ‘sentir’ a la m\u00e1quina, incorporada como parte del cuerpo de uno mismo,\u00a0 una interacci\u00f3n bidireccional, \u00bfNo?,<\/p>\n

Jose Carmena: \u201cExacto. Por ejemplo, en el caso de un paciente que quiera mover un brazo rob\u00f3tico para coger un vaso de agua que tiene en la mesa, lo primero es, poder \u2018decodificar\u2019 la intenci\u00f3n. Esa es la parte de control, pero luego, est\u00e1 la parte de percepci\u00f3n, de \u2018sentir\u2019 la pr\u00f3tesis, y lo que la pr\u00f3tesis esta agarrando o tocando. Esa informaci\u00f3n habr\u00eda que codificarla de alguna forma de vuelta hacia el cerebro, de ah\u00ed lo de \u2018bidireccional\u2019. El \u2018decodificar\u2019 es el \u201cleer\u201d y el \u2018codificar\u2019 ser\u00eda el \u201cescribir\u201d informaci\u00f3n en el cerebro\u201d.<\/strong><\/p>\n

Adolfo Plasencia:\u00a0Hace pocos d\u00edas, hab\u00e9is publicado vuestro mas reciente trabajo en Nature en el que hablas del \u201caprendizaje de habilidades intencionales neuroprot\u00e9sicas\u201d. \u00bfPuedes explicar de qu\u00e9 se trata?,<\/p>\n

Jose Carmena:\u00a0\u201cEl objetivo del estudio, -que hicimos adem\u00e1s en colaboraci\u00f3n con el equipo de Rui Costa en el\u00a0Champalimaud Centre for the Unknown<\/em>, en Lisboa-, era saber si el resto del cerebro, las \u00e1reas m\u00e1s profundas de \u00e9l que est\u00e1n relacionadas con el aprendizaje motor, no la corteza cerebral, sino debajo de la corteza, tambi\u00e9n forman parte y son necesarias para el aprendizaje cerebro-m\u00e1quina. En este estudio, demostramos, entre otras cosas, que el cerebro tiene una capacidad pl\u00e1stica mayor de lo que se pensaba para controlar neuropr\u00f3tesis porque puede adaptarse a tareas que, en principio, no son naturales o biomim\u00e9ticas sino que son m\u00e1s abstractas, mientras que el resto del cerebro, toda la maquinaria existente que utilizamos para el aprendizaje motor de nuestro propio cuerpo, sigue en funcionamiento y es requerida para poder emprender esa tarea m\u00e1s abstracta. Estos resultados sugieren que disponemos de bastante flexibilidad a la hora de dise\u00f1ar el sistema de decodificaci\u00f3n y control de esa neuropr\u00f3tesis<\/strong>\u201d.<\/p>\n

Adolfo Plasencia:\u00a0Me gustar\u00eda preguntarte ahora en relaci\u00f3n a la inteligencia artificial. S\u00e9 que te impresion\u00f3 mucho un art\u00edculo de Rodney Brooks<\/a>, qui\u00e9n durante m\u00e1s de tres lustros dirigi\u00f3 el Laboratorio de Computaci\u00f3n e Inteligencia Artificial del MIT (CSAIL). Estuve con \u00e9l y me dijo que le parec\u00eda que la inteligencia artificial iba muy ‘lenta’<\/a>.. \u00bfT\u00fa lo crees as\u00ed? Porque casi todo el mundo piensa que la evoluci\u00f3n tecnol\u00f3gica y cient\u00edfica va demasiado r\u00e1pida, \u2026<\/p>\n

Jose Carmena: \u00a0\u201cSi nos centramos en la Inteligencia artificial, \u00a0hay unas preguntas que son las hard questions<\/em>, los problemas realmente dif\u00edciles, por ejemplo, el de la percepci\u00f3n,\u00a0 y esos son los que avanzan muy despacio. Rodney \u00a0Brooks hizo estudios muy interesantes sobre el aprendizaje y comportamiento en robots y por los cuales, de hecho, yo me met\u00ed en este campo. Sus trabajos me parec\u00edan fascinantes. A una escala menor, pod\u00eda demostrar comportamiento inteligente de robots sin haber implementado ning\u00fan tipo de conocimiento previo en ellos; el problema ven\u00eda cuando quer\u00eda escalar en complejidad en el comportamiento y la inteligencia de estas criaturas. Al final, se dio cuenta, como bien escribi\u00f3 en su libro, que no iba a llegar durante su vida a donde \u00e9l quer\u00eda llegar, que era el conocimiento humano. Hay problemas que no son f\u00e1cilmente escalables, en los que incrementar el nivel de complejidad no es trivial.\u00a0 El de la percepci\u00f3n es uno de ellos, -por lo menos, en el \u00e1mbito de la Inteligencia artificial. Pero no todo son cr\u00edticas a la Inteligencia artificial. Hay ejemplos claros de \u00e9xito, de herramientas muy \u00fatiles que nos hacen la vida mas f\u00e1cil y de hecho se convierten en imprescindibles, por ejemplo, los buscadores de Internet como Google, un ejemplo clar\u00edsimo de algo que usamos a diario”.<\/strong><\/p>\n

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El asunto de la financiaci\u00f3n de la ciencia<\/strong><\/p>\n

El motor financiero que sostiene la investigaci\u00f3n en los laboratorios de universidades americanas, incluido el de Jos\u00e9 Carmena, son los organismos federales como los institutos nacionales de salud (NIH), la fundaci\u00f3n nacional de ciencia (NSF), el ministerio de defensa (DOD), etc., mediante procesos muy competitivos de selecci\u00f3n de proyectos.\u00a0 Pero tambi\u00e9n hay fundaciones privadas que financian proyectos en determinadas \u00e1reas. Ese es el caso de la Christopher & Dana Reeve Foundation (CDRF), fundada por el famoso actor Cristopher Reeve, conocido mundialmente por su papel de ‘Superman’, a ra\u00edz de una accidente que le dej\u00f3 parapl\u00e9jico, y por su esposa Dana.\u00a0 Los dos han fallecido, tristemente, pero la fundaci\u00f3n sigue financiando la investigaci\u00f3n en regeneraci\u00f3n de m\u00e9dula y en v\u00edas alternativas como la que hace Carmena, por ejemplo, para conseguir que la gente que est\u00e1 en silla de ruedas pueda volver a andar y ser autosuficientes. LA CDRF ha financiado varias de las investigaciones del laboratorio que dirige Jos\u00e9 Carmena. Financian \u00a0de modo abierto y competitivo las investigaciones y, no solo eso, sino que con una cultura abierta organizando encuentros p\u00fablicos que re\u00fanen a cient\u00edficos, m\u00e9dicos y pacientes para que se vean personalmente e intercambien conocimiento y experiencias.<\/em><\/p>\n

Adolfo Plasencia: \u00bfcomo son esos encuentros con las personas que ponen su esperanza y m\u00e1ximas expectativas en la ciencia aplicada y la investigaci\u00f3n en medio de unas dolencias tan duras?<\/p>\n

Jos\u00e9 Carmena: \u201cLa de las expectativas de curaci\u00f3n es una de las preguntas m\u00e1s duras y es la raz\u00f3n por la cual intento no dar nunca fechas ni estimaciones concretas acerca de cu\u00e1ndo habr\u00e1 una soluci\u00f3n cl\u00ednicamente viable. Primero porque no lo sabemos y, segundo, porque al final la gente que sufre son los pacientes, que son la raz\u00f3n por la que trabajamos en esto, ya que se crean falsas expectativas. Una de las experiencias que me cambi\u00f3 fue en una de las reuniones anuales de la CDRF. A esta reuni\u00f3n asist\u00edan pacientes en sillas de ruedas que van y atienden todas las charlas, y te hacen preguntas cuando acabas. Cuando les est\u00e1s hablando y ves c\u00f3mo te miran a los ojos, que no se les escapa una coma de todo lo que est\u00e1s diciendo y te preguntan cu\u00e1ndo va a estar eso disponible, te das cuenta de la gravedad de la situaci\u00f3n, de la importancia de esta investigaci\u00f3n y de lo m\u00e1s importante de todo que es el no crear falsas expectativas. Es un tema muy complicado. \u00bfC\u00f3mo vamos nosotros respecto a eso? Lo \u00fanico que podemos decir \u2013por lo menos \u00e9sta es mi visi\u00f3n-, es que es un campo en el que cada vez, no solo se avanza m\u00e1s, sino tambi\u00e9n cada vez hay m\u00e1s gente trabajando en \u00e9l, que es lo que a m\u00ed m\u00e1s me entusiasma. Es un progreso en paralelo. Hay varios \u2018cuellos de botella\u2019, problemas gordos en los que se est\u00e1 trabajando de forma insistente, como por ejemplo, conseguir que las se\u00f1ales que se obtienen por el implante en el cerebro duren varias d\u00e9cadas en vez de unos pocos a\u00f1os s\u00f3lo que es lo que est\u00e1n durando ahora en animales. Que se consiga un nivel de control de la pr\u00f3tesis que justifique los medios y, en este caso, que justifique la implantaci\u00f3n en el cerebro, etc. \u00bfC\u00f3mo llegar ah\u00ed? El esfuerzo en paralelo de la comunidad cient\u00edfica hace que las soluciones a estos problemas se puedan aplicar de forma modular mucho mas r\u00e1pidamente que si se trabajara en serie.\u00a0 La incertidumbre sobre cu\u00e1ndo ocurrir\u00e1 sigue ah\u00ed, pero somos optimistas y estoy convencido de que lograremos los objetivos<\/strong>\u201d.<\/p>\n

Adolfo Plasencia. Gracias por tu tiempo y tus palabras.<\/p>\n

Jos\u00e9 Carmena. Gracias a t\u00ed. Un placer.<\/strong><\/p>\n

…………………………….<\/p>\n

Una sintesis de este di\u00e1logo se public\u00f3 en el Suplemento INNOVADORES de El Mundo<\/a> en mayo de 2012.<\/p>\n

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