La neurotecnología abarca cualquier método o dispositivo electrónico que interactúe con el sistema nervioso para monitorear o modular la actividad neuronal. [1] [2]
Los objetivos de diseño comunes para las neurotecnologías incluyen el uso de lecturas de actividad neuronal para controlar dispositivos externos como neuroprótesis , alterar la actividad neuronal mediante neuromodulación para reparar o normalizar la función afectada por trastornos neurológicos , [3] o aumentar las capacidades cognitivas . [4] Además de sus usos terapéuticos o comerciales, las neurotecnologías también constituyen poderosas herramientas de investigación para avanzar en el conocimiento fundamental de la neurociencia . [5] [6] [7] [8]
Algunos ejemplos de neurotecnologías incluyen la estimulación cerebral profunda , la fotoestimulación basada en optogenética y fotofarmacología , la estimulación magnética transcraneal , la estimulación eléctrica transcraneal y las interfaces cerebro-computadora , como los implantes cocleares y los implantes de retina .
El campo de la neurotecnología existe desde hace casi medio siglo, pero sólo ha alcanzado su madurez en los últimos veinte años. La llegada de las imágenes cerebrales revolucionó este campo, permitiendo a los investigadores monitorear directamente las actividades del cerebro durante los experimentos. La práctica de la neurotecnología se puede encontrar en campos como la práctica farmacéutica, ya sea desde medicamentos para la depresión, el sueño, el TDAH o antineuróticos hasta la exploración del cáncer, la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares , etc.
Muchos en este campo apuntan a controlar y aprovechar más lo que hace el cerebro y cómo influye en los estilos de vida y las personalidades. Las tecnologías comunes ya intentan hacer esto; juegos como BrainAge , [9] y programas como Fast ForWord [10] que tienen como objetivo mejorar la función cerebral, son neurotecnologías.
Actualmente, la ciencia moderna puede obtener imágenes de casi todos los aspectos del cerebro, así como controlar cierto grado de su función. Puede ayudar a controlar la depresión , la hiperactivación, la falta de sueño y muchas otras afecciones. Terapéuticamente puede ayudar a mejorar la coordinación motora de los pacientes con accidente cerebrovascular , mejorar la función cerebral, reducir los episodios epilépticos (ver epilepsia ), mejorar a los pacientes con enfermedades motoras degenerativas ( enfermedad de Parkinson , enfermedad de Huntington , ELA ) e incluso puede ayudar a aliviar la percepción del dolor fantasma . [11] Los avances en este campo prometen muchas mejoras y métodos de rehabilitación nuevos para pacientes con problemas neurológicos. La revolución de la neurotecnología ha dado lugar a la iniciativa Década de la Mente , que se inició en 2007. [12] También ofrece la posibilidad de revelar los mecanismos por los cuales la mente y la conciencia emergen del cerebro.
La estimulación cerebral profunda se utiliza actualmente en pacientes con trastornos del movimiento para mejorar la calidad de vida de los pacientes. [13]
La estimulación ultrasónica transcraneal (TUS) es una técnica que utiliza ultrasonido para modular la actividad neuronal en el cerebro. Es una técnica emergente que ha demostrado ser prometedora terapéutica en una variedad de enfermedades neurológicas. [14]
La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una técnica para aplicar campos magnéticos al cerebro para manipular la actividad eléctrica en lugares específicos del cerebro. [15] Este campo de estudio está recibiendo actualmente una gran cantidad de atención debido a los beneficios potenciales que podrían surgir de una mejor comprensión de esta tecnología. [16] El movimiento magnético transcraneal de partículas en el cerebro es prometedor para la focalización y administración de fármacos, ya que los estudios han demostrado que no es invasivo para la fisiología del cerebro. [17]
La estimulación magnética transcraneal es un método relativamente nuevo para estudiar cómo funciona el cerebro y se utiliza en muchos laboratorios de investigación centrados en trastornos del comportamiento, epilepsia , trastorno de estrés postraumático , migraña , alucinaciones y otros trastornos. [16] Actualmente, se está investigando la estimulación magnética transcraneal repetitiva para ver si los efectos conductuales positivos de la EMT pueden hacerse más permanentes. Algunas técnicas combinan EMT y otro método de exploración, como EEG, para obtener información adicional sobre la actividad cerebral, como la respuesta cortical. [18]
La estimulación transcraneal de corriente continua (TDCS) es una forma de neuroestimulación que utiliza una corriente baja y constante administrada a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. Los mecanismos subyacentes a los efectos de TDCS aún no se comprenden completamente, pero los avances recientes en neurotecnología que permiten la evaluación in vivo de la actividad eléctrica cerebral durante TDCS [19] prometen avanzar en la comprensión de estos mecanismos. Las investigaciones sobre el uso de TDCS en adultos sanos han demostrado que TDCS puede aumentar el rendimiento cognitivo en una variedad de tareas, según el área del cerebro que se estimula. TDCS se ha utilizado para mejorar el lenguaje y la capacidad matemática (aunque también se descubrió que una forma de TDCS inhibe el aprendizaje de matemáticas), [20] capacidad de atención, resolución de problemas, memoria, [21] coordinación y alivio de la depresión [22] [23] [ 24] y fatiga crónica. [25] [26]
La electroencefalografía (EEG) es un método para medir la actividad de las ondas cerebrales de forma no invasiva. Se colocan varios electrodos alrededor de la cabeza y el cuero cabelludo y se miden las señales eléctricas. [27] Clínicamente, los EEG se utilizan para estudiar la epilepsia, así como los accidentes cerebrovasculares y la presencia de tumores en el cerebro. La electrocorticografía (ECoG) se basa en principios similares, pero requiere la implantación invasiva de electrodos en la superficie del cerebro para medir los potenciales de campo locales o los potenciales de acción con mayor sensibilidad.
La magnetoencefalografía (MEG) es otro método para medir la actividad en el cerebro midiendo los campos magnéticos que surgen de las corrientes eléctricas en el cerebro. [28] El beneficio de utilizar MEG en lugar de EEG es que estos campos están altamente localizados y dan lugar a una mejor comprensión de cómo reaccionan loci específicos a la estimulación o si estas regiones se sobreactivan (como en las crisis epilépticas).
Existen usos potenciales para EEG y MEG, como gráficos de rehabilitación y mejora después de un trauma, así como pruebas de conductividad neuronal en regiones específicas de epilépticos o pacientes con trastornos de personalidad. El EEG ha sido fundamental para comprender el cerebro en reposo durante el sueño. [27] Se ha considerado el uso del EEG en tiempo real en la detección de mentiras . [29] De manera similar, se está investigando la resonancia magnética funcional en tiempo real como método para la terapia del dolor al alterar la forma en que las personas perciben el dolor si se les informa cómo funciona su cerebro mientras sienten dolor. Al proporcionar comentarios directos y comprensibles, los investigadores pueden ayudar a los pacientes con dolor crónico a disminuir sus síntomas. [30]
Los implantes neurotecnológicos se pueden utilizar para registrar y utilizar la actividad cerebral para controlar otros dispositivos que proporcionan retroalimentación al usuario o reemplazan funciones biológicas faltantes. [31] Los neurodispositivos más comunes disponibles para uso clínico son estimuladores cerebrales profundos implantados en el núcleo subtalámico para pacientes con enfermedad de Parkinson . [13]
Los productos farmacéuticos desempeñan un papel vital en el mantenimiento de la química cerebral estable y son la neurotecnología más utilizada por el público en general y la medicina. Fármacos como la sertralina , el metilfenidato y el zolpidem actúan como moduladores químicos en el cerebro y permiten la actividad normal en muchas personas cuyos cerebros no pueden actuar normalmente en condiciones fisiológicas. Si bien los productos farmacéuticos generalmente no se mencionan y tienen su propio campo, el papel de los productos farmacéuticos es quizás el más trascendental y común en la sociedad moderna. El movimiento de partículas magnéticas a regiones cerebrales específicas para la administración de fármacos es un campo de estudio emergente y no causa daños detectables en los circuitos. [17]
Al igual que otras innovaciones disruptivas , las neurotecnologías tienen el potencial de tener profundas repercusiones sociales y legales y, como tales, su desarrollo e introducción en la sociedad plantean una serie de cuestiones éticas. [32] [33] [2]
Las preocupaciones clave incluyen la preservación de la identidad, la agencia, la libertad cognitiva y la privacidad como neuroderechos. Si bien los expertos coinciden en que estas características centrales de la experiencia humana se beneficiarán del uso ético de la neurotecnología, también enfatizan la importancia de establecer preventivamente marcos regulatorios específicos y otros mecanismos que protejan contra usos inapropiados o no autorizados. [1] [32] [34]
La identidad en este contexto hace referencia a la continuidad personal , descrita como la integridad corporal y mental y su persistencia en el tiempo. En otras palabras, es la autonarrativa y el concepto de sí mismo del individuo.
Si bien la alteración de la identidad no es un objetivo común de las neurotecnologías, algunas técnicas pueden crear cambios no deseados que varían en gravedad. Por ejemplo, la estimulación cerebral profunda se utiliza habitualmente como tratamiento para la enfermedad de Parkinson, pero puede tener efectos secundarios relacionados con el concepto de identidad, como pérdida de la modulación de la voz, aumento de la impulsividad o sentimientos de alejamiento de uno mismo. [1] [35] [36] [37] En el caso de las prótesis neuronales y las interfaces cerebro-computadora, el cambio puede tomar la forma de una extensión del sentido de uno mismo, incorporando potencialmente el dispositivo como una parte integral de uno mismo o ampliando la gama de canales sensoriales y cognitivos disponibles para el usuario más allá de los sentidos tradicionales . [1] [38]
Parte de la dificultad para determinar qué cambios constituyen una amenaza a la identidad tiene sus raíces en su naturaleza dinámica: dado que se espera que la personalidad y el concepto de uno mismo cambien con el tiempo como resultado del desarrollo emocional y la experiencia vivida, no es fácil identificar cambios claros. criterios y trazar una línea entre cambios aceptables y cambios problemáticos. [1] [39] Esto se vuelve aún más difícil cuando se trata de neurotecnologías destinadas a influir en los procesos psicológicos, como las diseñadas para reducir los síntomas de la depresión o el trastorno de estrés postraumático (TEPT) mediante la modulación de los estados emocionales o la prominencia de los recuerdos para aliviar una el dolor del paciente. [40] [41] Incluso ayudar a un paciente a recordar, lo que aparentemente ayudaría a preservar su identidad, puede ser una cuestión delicada: "Olvidar también es importante para la forma en que una persona navega por el mundo, ya que permite a ambos perder la noción de lo embarazoso o recuerdos difíciles y centrarse en actividades orientadas al futuro. Los esfuerzos para mejorar la identidad a través de la preservación de la memoria corren el riesgo de dañar inadvertidamente un proceso cognitivo valioso, aunque menos consciente". [1]
Aunque los matices de su definición se debaten en filosofía y sociología , [42] la agencia se entiende comúnmente como la capacidad del individuo para tomar y comunicar conscientemente una decisión o elección. Si bien la identidad y la agencia son distintas, un deterioro de la agencia puede a su vez socavar la identidad personal: es posible que el sujeto ya no pueda modificar sustancialmente su propia narrativa y, por lo tanto, puede perder su capacidad de contribuir al proceso dinámico de formación de la identidad. [39]
La interacción entre agencia y neurotecnología puede tener implicaciones para la responsabilidad moral y legal. [43] [33] Al igual que con la identidad, los dispositivos destinados a tratar algunas afecciones psiquiátricas como la depresión o la anorexia pueden funcionar modulando la función neuronal relacionada con el deseo o la motivación, comprometiendo potencialmente la agencia del usuario. [40] [44] Este también puede ser el caso, paradójicamente, de aquellas neurotecnologías diseñadas para restaurar la agencia de los pacientes, como las prótesis neuronales y la tecnología de asistencia mediada por BCI , como sillas de ruedas o herramientas de accesibilidad informática . [45] [46] Debido a que estos dispositivos a menudo operan interpretando entradas sensoriales o los datos neuronales del usuario para estimar la intención del individuo y responder de acuerdo con ella, los márgenes de estimación pueden conducir a respuestas inexactas o no deseadas que pueden amenazar la agencia: "Si el "La intención del agente y la salida del dispositivo pueden desmoronarse (piense en cómo la función de autocorrección en los mensajes de texto a veces malinterpreta la intención del usuario y envía mensajes de texto problemáticos), el sentido de agencia del usuario puede verse socavado". [1]
Finalmente, cuando estas tecnologías se desarrollen, la sociedad debe comprender que estas neurotecnologías podrían revelar lo único que la gente siempre puede mantener en secreto: lo que están pensando. Si bien existen grandes beneficios asociados con estas tecnologías, es necesario que tanto los científicos como los ciudadanos y los responsables políticos consideren las implicaciones para la privacidad. [47] Este término es importante en muchos círculos éticos preocupados por el estado y los objetivos del progreso en el campo de la neurotecnología (ver neuroética ). Las mejoras actuales, como las "huellas dactilares cerebrales" o la detección de mentiras mediante EEG o fMRI, podrían dar lugar a una fijación fija de las relaciones loci/emocionales en el cerebro, aunque todavía faltan años para que estas tecnologías se apliquen por completo. [47] Es importante considerar cómo todas estas neurotecnologías podrían afectar el futuro de la sociedad, y se sugiere que se escuchen debates políticos, científicos y civiles sobre la implementación de estas tecnologías más nuevas que potencialmente ofrecen una nueva riqueza de recursos que alguna vez fueron privados. información. [47] Algunos especialistas en ética también están preocupados por el uso de TMS y temen que la técnica pueda usarse para alterar a los pacientes de maneras que no son deseadas por el paciente. [dieciséis]
La libertad cognitiva se refiere a un derecho sugerido a la autodeterminación de los individuos para controlar sus propios procesos mentales, cognición y conciencia, incluso mediante el uso de diversas neurotecnologías y sustancias psicoactivas. Este derecho percibido es relevante para la reforma y el desarrollo de leyes asociadas.
La tDCS catódica (en comparación con la simulación) disminuyó las tasas de aprendizaje durante el entrenamiento y resultó en un rendimiento más deficiente que duró más de 24 h después de la estimulación. El tDCS anódico mostró una mejora específica de la operación para el aprendizaje de la resta.
Descubrimos que la estimulación de dlPFC aumentó significativamente la precisión de la memoria, en relación con una condición simulada sin estimulación y también en relación con la estimulación activa de una región de comparación en la corteza parietal izquierda.