El Futuro del Tacto: Mejorando los Sentidos Artificiales para Usuarios de BCI

Los rápidos avances tecnológicos están reduciendo cada vez más la línea entre humanos y máquinas. En la vanguardia de este progreso se encuentra una interfaz cerebro‑computadora (BCI), que crea un vínculo de comunicación directa entre la actividad eléctrica del cerebro y una salida externa.

Al facilitar la comunicación entre el cerebro y la computadora, la BCI ayuda a restaurar las capacidades de las personas con limitaciones físicas. Convierte la actividad en nuestros cerebros en señales que pueden reemplazar o mejorar funciones corporales, como el movimiento muscular, normalmente controlado por el cerebro. De esta manera, la BCI muestra un enorme potencial para mejorar la calidad de vida de las personas.

En desarrollo desde hace aproximadamente medio siglo, la BCI ha experimentado un progreso masivo a lo largo de los años, y los investigadores ahora demuestran la capacidad de la tecnología para restaurar eficazmente las funciones de personas con discapacidades, como parálisis, alteraciones motoras, dificultades del habla y síntomas de esquizofrenia.

Los estudios también han demostrado que el uso de la BCI ayuda a las personas con discapacidad a experimentar la sensación de tacto perdida. Sin embargo, esas sensaciones táctiles siguen siendo imperfectas y son similares entre objetos con diferentes texturas o temperaturas. Ahora, los científicos buscan crear una sensación de tacto intuitiva.

El tacto es una parte integral de nuestras vidas, ayudándonos no solo a conectar con los demás sino también a recoger objetos y caminar. Según Charles Greenspon, neurocientífico de la Universidad de Chicago:

“La mayoría de la gente no se da cuenta de cuán a menudo dependen del tacto en lugar de la visión. Si no puedes sentir, tienes que observar constantemente tu mano mientras haces cualquier cosa, y aún así corres el riesgo de derramar, aplastar o dejar caer objetos.”

Para restaurar la sensación en extremidades protésicas, los investigadores utilizan pequeñas matrices de electrodos colocadas en las áreas cerebrales responsables de esa función específica. 

Esto permite a los participantes mover sus extremidades usando un brazo robótico simplemente pensando en el movimiento, mientras los sensores en él generan pulsos de actividad eléctrica en las regiones del cerebro dedicadas al tacto. Aunque los científicos podían provocar sensaciones de tacto, estas eran bastante débiles y difíciles de localizar exactamente dónde ocurrió el contacto.

Pero ahora, una investigación totalmente nueva ha permitido a los usuarios de interfaces cerebro‑computadora diseñar experiencias táctiles únicas para diferentes objetos mostrados en una pantalla y, usando solo la sensación, adivinar el objeto con cierta precisión.

El desafío de integrar la retroalimentación sensorial en prótesis

Científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh han logrado un avance que los acerca aún más al desarrollo de una BCI que permite a personas con tetraplejía¹, también conocida como cuadriplejia, restaurar su sentido del tacto perdido.

La tetraplejía es cuando alguien pierde el movimiento en ambos brazos y piernas, y a menudo también en el torso, generalmente debido a una lesión de la médula espinal cervical, accidentes cerebrovasculares u otros daños neurológicos.

El daño interrumpe las señales que permiten al cerebro recibir y procesar información sensorial como el tacto, lo que resulta en la pérdida de sensación del paciente en las extremidades afectadas.

Aunque las prótesis proporcionan una extremidad artificial para reemplazar la función perdida, esto solo puede lograrse si también brindan una sensación de tacto, al igual que una extremidad real. Las prótesis tradicionales se centraban principalmente en restaurar el movimiento, pero los avances tecnológicos han hecho posible obtener una sensación de tacto mediante el uso de sensores y estimulación eléctrica.

Para restaurar completamente la función perdida de las extremidades, el dispositivo debe integrarse sin problemas con el sistema sensoriomotor existente de la persona, que conecta la percepción humana y la acción.

Para lograr esto, la retroalimentación táctil es de suma importancia. Esta forma de interacción sensorial con los dispositivos se basa en experiencias de tacto físico.

Una forma prometedora de proporcionar este tipo de retroalimentación es mediante la microestimulación intracortical (ICMS) de la corteza somatosensorial, que puede evocar sensaciones localizadas en la extremidad paralizada de una persona. Al entregar información táctil directamente al cerebro, la ICMS se presenta como una opción atractiva para personas con amputación de alto nivel o lesión de la médula espinal.

Sin embargo, lograr esto no es sencillo, sino muy difícil debido a nuestra comprensión limitada del procesamiento neural del tacto. Las restricciones de hardware también limitan la capacidad de replicar respuestas neuronales de forma natural. Además, el espacio de parámetros de estimulación es complejo, y los informes que miden cuán real fue la experiencia artificial con sensación son propensos a sesgos y difíciles de interpretar.

Aunque la posición y la intensidad del tacto evocado mediante microestimulación de la corteza somatosensorial pueden transmitirse de manera fiable, existen problemas al desarrollar sensaciones naturales más complejas, lo que implica técnicas insuficientes para escanear eficazmente un amplio espacio de estímulos y dificultades en el análisis de la calidad perceptual.

La mayoría de los estudios que han explorado la psicofísica de la ICMS han manipulado un parámetro de estimulación a la vez. La mayor parte de los estudios se han realizado en primates no humanos que no pueden verbalizar sus sensaciones experimentadas.

Simplemente hay una necesidad de métodos más eficientes para explorar la calidad de las sensaciones evocadas mediante la ICMS.

Así, en el último estudio, una colaboración entre Pitt y la Universidad de Chicago, los científicos presentaron una interfaz que aborda los desafíos de crear sensaciones naturalistas complejas.

El estudio señaló que, con la expectativa de que las personas usen BCI de bucle cerrado en la vida diaria, es importante investigar el uso funcional y la experiencia de las sensaciones evocadas por la ICMS.

Sin embargo, la muestra de participantes disponible en dicha investigación es limitada. Sólo alrededor de siete personas con implantes intracorticales bidireccionales en su corteza somatosensorial y motora están disponibles, y el estudio incluyó a tres de ellas.

Empoderar a los usuarios de BCI para definir su experiencia sensorial

La interfaz creada por los científicos ha sido utilizada por tres hombres con tetraplejía para diseñar sus sensaciones para diferentes objetos virtuales.

Se diseñaron sensaciones táctiles artificiales para representar interacciones con un gato, una manzana, una llave, una toalla y una rebanada de pan tostado. Estos objetos fueron elegidos por su variedad de dimensiones táctiles, incluyendo familiaridad, agrado, temperatura, micro y macro textura, humedad, fricción y flexibilidad.

Los participantes usaron la función residual de su mano izquierda para interactuar con la interfaz de la tableta que generaba sensaciones de “toque” en la superficie de su palma.

Al explorar los objetos mediante su toque artificial, los participantes describieron la frescura redondeada de una manzana, la superficie lisa y rígida de una llave de puerta y el pelaje cálido de un gato. Esto es completamente diferente de experimentos anteriores, donde el toque artificial a menudo se sentía como hormigueo o zumbido, sin variar siquiera de un objeto a otro.

Lo que distinguió este experimento de investigaciones previas fue que los participantes tenían control sobre su propia estimulación y podían explorar activamente un objeto presentado visualmente.

En la estimulación pasiva, donde no hay visión ni exploración, la gente suele reportar sensaciones a nivel de la piel como presión o vibración. Esto se debe a que la atención de los participantes se centra en su cuerpo.

En contraste, los participantes en exploración activa probablemente se centran en el mundo externo. Por lo tanto, interpretan la misma percepción como sensaciones orientadas al objeto, como aspereza. Esto podría explicar por qué los participantes del último estudio reportaron espontáneamente más descriptores de sensaciones orientadas al objeto.

Esta capacidad de los participantes para controlar la presentación de la estimulación al “tocar” un objeto mostrado en la tableta ayudó a crear un contexto experimental más realista. Aquí, las sensaciones experimentadas no fueron el resultado de una estimulación dirigida por el experimentador sin un contexto significativo, sino de movimientos exploratorios dirigidos.

Los científicos básicamente dieron a los usuarios de BCI control sobre los detalles de la estimulación eléctrica que crea sensaciones táctiles, en lugar de tomar esas decisiones ellos mismos, permitiéndoles recrear una sensación de tacto que les resultara intuitiva. Según la autora principal Ceci Verbaarschot, exbecaria postdoctoral en los Laboratorios de Ingeniería Neural de Rehabilitación de Pitt y actualmente profesora asistente de cirugía neurológica e ingeniería biomédica en la Universidad de Texas-Southwestern:

“El tacto es una parte importante de la comunicación social no verbal; es una sensación personal que lleva mucho significado.” 

Ella añadió:

“Diseñar sus propias sensaciones permite a los usuarios de BCI que las interacciones con los objetos se sientan más realistas y significativas, lo que nos acerca a crear un neuroprótesis que resulte agradable e intuitiva de usar.”

Reconstruir la realidad sensorial solo a partir de la entrada neural

Durante el estudio, mientras buscaban el toque perfecto, los científicos pidieron a los participantes de BCI que primero encontraran una combinación de parámetros de estimulación que se sintiera como tocar una tostada, una toalla, una llave, una manzana o un gato.

Todo el tiempo, los usuarios exploraron el objeto presentado digitalmente. Los participantes del estudio describieron los objetos con términos vívidos, lo cual era subjetivo. Por ejemplo, un participante describió al gato como sedoso y liso, mientras que otro lo describió como golpeado y cálido. Luego se retiraron las imágenes y, usando solo su estimulación, tuvieron que reconocer los objetos.

Para simular la experiencia de “tocar” para los usuarios de BCI, el estudio estimuló tres electrodos de forma secuencial. Cada uno de estos electrodos, impulsado por el contacto con diferentes regiones del objeto, evocó una sensación en una zona adyacente de la mano.

Los participantes pudieron identificar con precisión uno de los cinco objetos sin ninguna pista visual el 35% de las veces, lo cual está significativamente por encima del azar pero necesita una mejora sustancial.Sin embargo, la confusión entre dos sensaciones aumentó para objetos que compartían más características táctiles.

“Diseñamos este estudio con la ambición de alcanzar la luna y lo llevamos a órbita. Los participantes tuvieron una tarea realmente difícil de distinguir entre objetos solo mediante la sensación táctil, y fueron bastante exitosos en ello.”

– Autor principal del estudio Robert Gaunt, Ph.D., quien es profesor asociado de medicina física y rehabilitación en Pitt

Gaunt señaló que incluso los errores fueron “predecibles”, ya que es más difícil distinguir una toalla de un gato, ambos blandos, mientras que la confusión era menos probable entre un gato y una llave.

En general, el estudio consideró prometedor que los participantes pudieran crear sensaciones de objetos distintas incluso en el desafiante entorno de un amplio espacio de parámetros.

Concluyó que la microestimulación en la corteza somatosensorial puede estimular percepciones intuitivas con diversas propiedades tangibles. Estímulos más complejos “desbloquean un mayor espacio perceptual que puede permitir a las personas distinguir objetos percibidos artificialmente con mayor precisión e intuición,” según el estudio.

Este es un paso importante hacia la creación de una extremidad artificial que se mezcle sin problemas con el mundo sensorial único de cada individuo.

Un enfoque creciente en refinar el toque artificial en BCI

En el mundo de las BCI, actualmente hay un enfoque creciente en hacer que el tacto sea más intuitivo. Solo este año, varios investigadores han avanzado en brazos protésicos robóticos y BCI para restaurar el control motor y la sensación de tacto.

El neurocientífico Greenspon y su equipo abordaron las limitaciones actuales de crear sensaciones de tacto natural en extremidades artificiales, enfocándose en garantizar que las sensaciones de tacto estimuladas eléctricamente estén precisamente localizadas, sean estables y lo suficientemente fuertes para el uso diario.

Para ello, entregaron pulsos cortos a electrodos individuales en los centros de tacto. Luego, los participantes reportaron la ubicación y la intensidad de cada sensación que percibieron, ayudando a crear un mapa integral de regiones cerebrales para partes específicas del cuerpo.

Las pruebas mostraron que estimular dos electrodos muy cercanos simultáneamente hizo que los participantes sintieran un toque más fuerte y claro.

El artículo complementario trabajó en hacer que el toque artificial fuera más intuitivo e inmersivo al colocar conglomerados de electrodos con ubicaciones sensoriales superpuestas. Esto generó sensaciones descritas por los participantes como un toque deslizante y delicado, a pesar de que el estímulo proporcionado era en pasos pequeños y discretos.

Activar los electrodos de forma secuencial también mejoró la capacidad de los participantes para diferenciar formas tangibles intrincadas y responder a cambios en los objetos tocados, ayudando a acercar la retroalimentación biónica a las habilidades complejas y precisas del tacto natural.

“Transmitimos sensaciones táctiles relacionadas con la orientación, curvatura, movimiento y formas 3D para un participante que utilizaba una extremidad biónica controlada por el cerebro. Estamos en otro nivel de toque artificial ahora. Creemos que esta riqueza es crucial para lograr el nivel de destreza, manipulación y una experiencia táctil altamente dimensional típica de la mano humana.”

– Autor principal del estudio Giacomo Valle, Profesor Asistente en la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Mientras tanto, científicos del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes inventaron dispositivos portátiles que pueden ofrecer sensaciones táctiles expresivas como un toque calmante, presión sobre la piel y vibraciones en amplias frecuencias, superando las capacidades de los dispositivos actuales. 

Para ampliar las sensaciones hápticas, desarrollaron wearables electrohidráulicos cutáneos impulsados eléctricamente (CUTE) que pueden personalizarse para ofrecer múltiples tipos de toques al cambiar el voltaje con el tiempo.

“Nuestros dispositivos CUTE demuestran la viabilidad de crear sistemas portátiles ligeros que proporcionan una comunicación táctil agradable y expresiva. Los desarrollos futuros podrían aplicar esta tecnología a áreas más extensas del cuerpo, produciendo sensaciones más complejas e incluso estudiando la percepción humana de señales hápticas que antes eran difíciles de crear.”

– Primera autora Natalia Sanchez, estudiante de doctorado en MPI-IS

Invertir en el espacio de interfaces cerebro‑computadora

La mayoría de las empresas que trabajan en interfaces cerebro‑computadora siguen siendo privadas, lo que dificulta que los inversores habituales tengan exposición. ClearPoint Neuro es una de las pocas excepciones públicas. No fabrica BCI por sí misma, pero sus herramientas quirúrgicas guiadas por resonancia magnética ya se utilizan en hospitales para implantar dispositivos neuronales. Eso la convierte en un actor detrás de escena que ayuda a impulsar el campo y en una oportunidad rara para invertir en este sector a través del mercado público.

ClearPoint Neuro Inc. (CLPT )

ClearPoint Neuro, una empresa que habilita terapias génicas, se especializa en la navegación precisa hacia el cerebro y la columna vertebral. Al proporcionar plataformas que facilitan la colocación exacta de dispositivos en el cerebro, su tecnología desempeña un papel importante en el desarrollo e implementación de sistemas BCI y avanza sus aplicaciones.

Con más de 50 socios en BioFarma y más de 75 centros de neurocirugía a nivel mundial, ClearPoint está bien posicionada para crecer en esta industria emergente.

Con una capitalización de mercado de 387 millones de dólares, las acciones de la empresa cotizan actualmente a 13,86 $, con una caída del 9,75 % en lo que va del año. Su BPA (TTM) es -0,70 y su PER (TTM) es -19,68, mientras que no se ofrece dividendos a los accionistas.

En cuanto a los resultados financieros, ClearPoint reportó ingresos de 31,4 millones de dólares para el año 2024. Con un aumento del 31 % respecto al año anterior, la empresa tuvo su décimo año consecutivo de crecimiento. Durante este período, también alcanzó un margen bruto del 61 % en sus ventas, un incremento del 4 % respecto al año anterior.

Esto fue el “rendimiento financiero y estratégico más fuerte”, dijo el CEO Joe Burnett, añadiendo, “Muy importante, sentimos que hemos entrado en la siguiente fase de ClearPoint como empresa, una fase que llamamos ‘Fast. Forward.’”

Tras realizar un reembolso anticipado de una nota convertible de 10 millones de dólares, la empresa no tenía deuda pendiente al final del año. El efectivo consumido durante este período fue de 9 millones de dólares, un 35 % menos que lo que ClearPoint gastó en 2023. Al 31 de diciembre de 2024, la empresa disponía de efectivo y equivalentes de 20,1 millones de dólares.

Recientemente, la empresa solicitó a la FDA ampliar el uso de su Sistema de Terapia Láser Neuro Prism ClearPoint para resonancia magnética. Este movimiento podría abrirle potencialmente el mercado estadounidense de Terapia Térmica Intersticial (LITT), actualmente inaccesible.

Últimas noticias sobre Clearpoint Neuro Inc.

Conclusión

Con su capacidad para determinar nuestra intención de mover o controlar algo en nuestro entorno directamente a partir de la actividad cerebral, las interfaces cerebro‑computadora (BCI) muestran un inmenso potencial para revolucionar cómo los humanos, particularmente aquellos con discapacidades, interactúan con la tecnología y con el mundo que les rodea. Las BCI básicamente permiten a los usuarios controlar dispositivos usando solo sus pensamientos.

El estudio del Pitt Med, que permite a los usuarios crear sus propios entornos táctiles, marca un cambio importante de simplemente restaurar la función a restaurar la experiencia. Demuestra que las prótesis pueden ser más que simples herramientas; pueden ser verdaderas extensiones del yo.

Sin embargo, esto sigue siendo el comienzo, con un amplio margen de mejora. Conforme los sistemas BCI evolucionen, la línea entre la sensación artificial y la biológica seguirá difuminándose, y con ello, surgirán capacidades avanzadas que remodelarán cómo percibimos, interactuamos e incluso definimos la conciencia.

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Estudios citados:

1. Verbaarschot, C., Karapetyan, V., Greenspon, C. M., Cramer, A., van der Kouwe, A., Wendelken, S., … & Andersen, R. A. (2025). Transmitiendo características táctiles de objetos mediante microestimulación intracortical personalizada de la corteza somatosensorial humana. Nature Communications, 16, 4017. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58616-6