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 a través de la 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 recién alcanzó su madurez en los últimos veinte años. La llegada de las imágenes cerebrales revolucionó el 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 las prácticas farmacéuticas, ya sea desde medicamentos para la depresión, el sueño, el TDAH o los antineuróticos hasta la exploración del cáncer, la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares , etc.
Muchos investigadores de este campo se proponen controlar y aprovechar más lo que hace el cerebro y cómo influye en los estilos de vida y las personalidades. Las tecnologías habituales ya intentan hacerlo; juegos como BrainAge [ 9] y programas como Fast ForWord [10] que tienen como objetivo mejorar la función cerebral son neurotecnologías.
En la actualidad, la ciencia moderna puede obtener imágenes de casi todos los aspectos del cerebro, así como controlar un grado de la función cerebral. Puede ayudar a controlar la depresión , la sobreactivación, 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 el campo prometen muchas nuevas mejoras y métodos de rehabilitación para pacientes con problemas neurológicos. La revolución de la neurotecnología ha dado lugar a la iniciativa Decade of the Mind , que se inició en 2007. [12] También ofrece la posibilidad de revelar los mecanismos por los que 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 ultrasonidos para modular la actividad neuronal en el cerebro. Es una técnica emergente que ha demostrado ser prometedora en el tratamiento de diversas enfermedades neurológicas. [14]
La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una técnica que consiste en aplicar campos magnéticos al cerebro para manipular la actividad eléctrica en lugares específicos del cerebro. [15] Este campo de estudio está recibiendo actualmente mucha atención debido a los posibles beneficios que podrían derivarse de una mejor comprensión de esta tecnología. [16] El movimiento magnético transcraneal de partículas en el cerebro es prometedor para la orientación y administración de fármacos, ya que los estudios han demostrado que no es invasivo para la fisiología cerebral. [17]
La estimulación magnética transcraneal es un método relativamente nuevo para estudiar el funcionamiento del cerebro y se utiliza en muchos laboratorios de investigación centrados en trastornos de conducta, 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 la EMT y otro método de exploración como el EEG para obtener información adicional sobre la actividad cerebral, como la respuesta cortical. [18]
La estimulación transcraneal con corriente continua (TDCS) es una forma de neuroestimulación que utiliza una corriente baja y constante que se aplica a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. Los mecanismos que subyacen a los efectos de la TDCS aún no se comprenden por completo, pero los avances recientes en neurotecnología que permiten la evaluación in vivo de la actividad eléctrica cerebral durante la TDCS [19] prometen avanzar en la comprensión de estos mecanismos. Las investigaciones sobre el uso de la TDCS en adultos sanos han demostrado que la TDCS puede aumentar el rendimiento cognitivo en una variedad de tareas, según el área del cerebro que se esté estimulando. La 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 las matemáticas), [20] la capacidad de atención, la resolución de problemas, la memoria [21], la coordinación y aliviar la depresión [22] [23] [24] y la fatiga crónica. [25] [26]
La electroencefalografía (EEG) es un método de medición de la actividad de las ondas cerebrales de forma no invasiva. Se colocan una serie de electrodos alrededor de la cabeza y el cuero cabelludo y se miden las señales eléctricas. [27] En la práctica clínica, 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 usar MEG en lugar de EEG es que estos campos están altamente localizados y dan lugar a una mejor comprensión de cómo reaccionan lugares específicos a la estimulación o si estas regiones se sobreactivan (como en las convulsiones epilépticas).
Existen usos potenciales para la EEG y la MEG, como por ejemplo para registrar la rehabilitación y la mejoría después de un trauma, así como para evaluar la conductividad neuronal en regiones específicas de pacientes epilépticos o con trastornos de la personalidad. La EEG ha sido fundamental para comprender el cerebro en reposo durante el sueño. [27] La EEG en tiempo real se ha considerado para su uso en la detección de mentiras . [29] De manera similar, la fMRI en tiempo real se está investigando como un método para la terapia del dolor al alterar la forma en que las personas perciben el dolor si se les informa sobre cómo está funcionando su cerebro mientras sienten dolor. Al proporcionar una retroalimentación directa y comprensible, 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 los estimuladores cerebrales profundos implantados en el núcleo subtalámico para pacientes con enfermedad de Parkinson . [13]
Los fármacos 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. Medicamentos 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 fármacos generalmente no se mencionan y tienen su propio campo, el papel de los fármacos es quizás el más amplio 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 tal, su desarrollo e introducción en la sociedad plantean una serie de cuestiones éticas. [32] [33] [2]
Entre las principales preocupaciones se encuentran la preservación de la identidad, la autonomía, la libertad cognitiva y la privacidad como neuroderechos. Si bien los expertos coinciden en que estas características fundamentales de la experiencia humana pueden beneficiarse del uso ético de la neurotecnología, también destacan la importancia de establecer de manera preventiva marcos regulatorios específicos y otros mecanismos que protejan contra usos inapropiados o no autorizados. [1] [32] [34]
La identidad en este contexto se refiere a la continuidad personal , descrita como la integridad física y mental y su persistencia en el tiempo. En otras palabras, es la autonarración del individuo y su concepto de sí mismo.
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 comúnmente como tratamiento para la enfermedad de Parkinson , pero puede tener efectos secundarios que afectan al concepto de identidad, como pérdida de la modulación de la voz, aumento de la impulsividad o sentimientos de autoextrañamiento. [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 identidad de uno mismo, potencialmente incorporando el dispositivo como parte integral de uno mismo o expandiendo 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 para la identidad tiene su raíz en su naturaleza dinámica: dado que se espera que la personalidad y el concepto de sí mismo cambien con el tiempo como resultado del desarrollo emocional y la experiencia vivida, no es fácil identificar criterios claros y trazar una línea entre los cambios aceptables y los 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) modulando los estados emocionales o la relevancia de los recuerdos para aliviar el dolor de un paciente. [40] [41] Incluso ayudar a un paciente a recordar, lo que aparentemente ayudaría a preservar la identidad, puede ser una cuestión delicada: "El olvido también es importante para la forma en que una persona navega por el mundo, ya que permite la oportunidad de perder la pista de los recuerdos embarazosos o difíciles y centrarse en la actividad orientada al futuro. Los esfuerzos por 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 son objeto de debate en filosofía y sociología , [42] la agencia se entiende comúnmente como la capacidad del individuo de 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: el sujeto puede dejar de ser capaz de 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 la agencia y la neurotecnología puede tener implicaciones para la responsabilidad moral y la responsabilidad legal. [43] [33] Al igual que con la identidad, los dispositivos destinados a tratar algunas condiciones psiquiátricas como la depresión o la anorexia pueden funcionar modulando la función neuronal vinculada 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 a los pacientes, como las prótesis neuronales y la tecnología de asistencia mediada por BCI como las sillas de ruedas o las herramientas de accesibilidad informática . [45] [46] Debido a que estos dispositivos a menudo funcionan interpretando las 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 llevar a respuestas inexactas o no deseadas que pueden amenazar la agencia: "Si la intención del agente y la salida del dispositivo pueden separarse (pensemos en cómo la función de autocorrección en los mensajes de texto a veces malinterpreta la intención del usuario y envía mensajes de texto problemáticos), la sensación de agencia del usuario puede verse socavada". [1]
Por último, cuando se desarrollan estas tecnologías, la sociedad debe comprender que estas neurotecnologías podrían revelar lo único que las personas siempre pueden mantener en secreto: lo que están pensando. Si bien existen grandes cantidades de beneficios asociados con estas tecnologías, es necesario que los científicos, los ciudadanos y los responsables de las políticas consideren las implicaciones para la privacidad. [47] Este término es importante en muchos círculos éticos interesados en el estado y los objetivos del progreso en el campo de la neurotecnología (véase neuroética ). Las mejoras actuales, como la "huella cerebral" o la detección de mentiras mediante EEG o fMRI, podrían dar lugar a un conjunto fijo de relaciones loci/emocionales en el cerebro, aunque estas tecnologías aún están a años de distancia de su aplicación plena. [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 información que alguna vez fue privada. [47] Algunos especialistas en ética también están preocupados por el uso de la EMT y temen que la técnica pueda utilizarse para alterar a los pacientes de maneras no deseadas por ellos. [16]
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 peor rendimiento que duró más de 24 h después de la estimulación. La tDCS anódica mostró una mejora específica de la operación para el aprendizaje de la resta.
Descubrimos que la estimulación de la corteza prefrontal dl aumentó significativamente la precisión del recuerdo, 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.