La ceguesa és una de les discapacitats de major impacte en la vida de les persones. Actualment, diversos laboratoris del món, entre els quals es troba el de Neuroenginyeria Biomèdica de la Universitat Miguel Hernández d’Elx (UMH), exploren les pròtesis visuals basades en implants cerebrals. Aquests implants podrien, en un futur, ser una eina per a restaurar una visió funcional en persones cegues. Un estudi, publicat en la revista Science Advances, revela els resultats obtinguts en la UMH utilitzant una nova generació de neuropròtesis visuals que és capaç de realitzar una comunicació bidireccional amb el cervell. Aquesta interacció dinàmica és capaç de dialogar directament amb l’escorça visual per a aconseguir una visió artificial més natural i funcional. El nou sistema ha sigut provat amb resultats prometedors en dues persones voluntàries cegues.“El que fa un sistema de visió artificial cortical és intentar emular el procés natural de la visió. Per a això utilitza una xicoteta cambra externa integrada en unes ulleres més o menys convencionals que substitueixen la retina. La informació es processa electrònicament i es converteix en patrons d’estimulació elèctrica que són enviats a la part del cervell que s’encarrega de processar la informació visual, això és, l’escorça occipital”, explica el catedràtic de la UMH i líder de l’estudi, Eduardo Fernández Jover. “Però la visió no és un procés passiu, sinó un intercanvi constant de senyals i informació entre l’ull i el cervell”, afig l’expert, “de manera que els sistemes artificials han de suplir també aquesta funció i intentar replicar el funcionament del sistema visual”. En qualsevol cas, no es tracta de “tornar a veure”, sinó de recuperar una “visió funcional” per a tasques simples com a orientació, mobilitat, llegir caràcters o números grans, etc.

Els investigadors expliquen que fins ara totes les neuropròtesis visuals són de ‘llaç obert’ i no tenen en compte les respostes neuronals a l’estimulació elèctrica. No obstant això, quan un dispositiu realitza una estimulació, el cervell s’adapta, aprén i respon: “Les neurones que estem estimulant es poden tornar més sensibles o fatigar-se. O tal vegada, el senyal que enviem hui no és el mateix que el cervell espera o necessita demà, perquè ell mateix ha canviat”, comenta Fernández Jover, qui pertanye també a l’àrea de Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina del CIBER (CIBER-BBN).

“Aquest estudi demostra que podem establir un diàleg bidireccional amb el cervell. Alhora que generem els estímuls elèctrics que generen les percepcions visuals, podem registrar l’activitat cerebral i ajustar els patrons d’estimulació en funció de la resposta de les neurones que envolten als elèctrodes, igual que succeiria en condicions normals”, apunta el professor de la UMH, qui subratlla que “aquest bucle tancat aprofita la capacitat que té el cervell per a adaptar-se i permet transformar el monòleg tradicional en un diàleg bidireccional entre la tecnologia i el cervell que podria ajudar-nos a aconseguir una visió artificial més semblant a la natural”.

L’estudi s’ha realitzat en col·laboració amb l’Hospital IMED Elx i implica la implantació d’un dispositiu molt xicotet, de tan sols 4 mil·límetres de costat, que conté 100 microelèctrodes individuals. Per a la implantació dels microelèctrodes, els investigadors han utilitzat un robot quirúrgic i un sistema avançat de neuronavegació que permet dur a terme la implantació de manera controlada i segura. Pablo González López, membre de l’equip i neurocirurgià de l’Hospital Doctor Balmis i IMED Hospitals, explica que “gràcies a la utilització d’aquesta tecnologia podem guiar la inserció dels elèctrodes en temps real amb una gran precisió i seguretat, de manera que es pot realitzar tota la implantació a través d’un xicotet orifici de només 8 a 10 mil·límetres, evitant la necessitat de realitzar una craniotomia (obertura del crani). Gràcies a això, les persones que participen en l’estudi poden ser donades d’alta de manera precoç i tenen menys molèsties que en un postoperatori habitual”.

En 2021, el laboratori de Neuroenginyeria Biomèdica de la UMH va aconseguir implantar de manera segura en el cervell d’una persona cega un dispositiu capaç d’induir la percepció de formes i lletres amb una resolució molt més alta del que s’havia aconseguit fins al moment. Ara, han aconseguit desenvolupar una tecnologia que pot ajudar a marcar la diferència entre percebre un centelleig i veure el món. Un sistema que és capaç no sols de “escriure” en el cervell injectant patrons elèctrics que evoquen percepcions visuals, sinó també de “llegir” les respostes neuronals i adaptar-s’hi en temps real. L’investigador de la UMH explica que aquesta tecnologia és capaç d’induir percepcions visuals de manera segura i estable: “El nou sistema aprén del cervell i el cervell aprén del sistema”.

Gràcies a això, les persones implantades han sigut capaces de reconéixer diversos patrons complexos, moviments, formes i fins i tot algunes lletres. “A més”, afig Fernández Jover, “a partir dels registres de l’activitat neuronal, ara podem predir si una determinada estimulació elèctrica induirà una percepció visual subjectiva i fins i tot la seua lluentor relativa i el nombre de percepcions individuals”. Això permet fer ajustos automàtics i dinàmics dels paràmetres d’estimulació, la qual cosa es tradueix en una millor adaptació i en una corba d’aprenentatge més ràpida per als usuaris.

Aquests resultats són molt encoratjadors per al desenvolupament d’una neuropròtesi visual que puga ajudar persones cegues o amb baixa visió residual a millorar la seua mobilitat, i fins i tot d’una forma més ambiciosa a percebre l’entorn que les envolta i orientar-s’hi. No obstant això, l’investigador de la UMH afig que, “encara que els resultats d’aquest i altres treballs són molt prometedors, encara hi ha molts problemes per resoldre i, per tant, és molt important avançar a poc a poc i no crear falses expectatives, ja que de moment es tracta només d’una investigació en curs”.

Actualment, els implants de visió artificial es troben en fase de desenvolupament preclínic i encara no estan disponibles per al públic general. L’objectiu final és suplir la visió de persones que van perdre la vista després d’haver-la tinguda, particularment per malalties degeneratives de la retina o danys en el nervi òptic, ja que no tenen altres opcions de tractament. En aquests casos, el cervell continua tenint la capacitat de processar informació visual, la qual cosa permet que l’implant envie senyals elèctrics a zones en les quals encara es poden interpretar la llum i la forma.

“En canvi, en les persones que naixen cegues, l’escorça visual mai arriba a desenvolupar la funció de veure”, explica l’investigador de la UMH. Eixes àrees es reorganitzen per a altres tasques, com el llenguatge o el reconeixement espacial mitjançant l’oïda o el tacte. “Per això, almenys de moment, un implant no pot ‘parlar’ amb un sistema visual que mai s’ha desenvolupat”, apunta Fernández Jover, “no hi ha un codi previ amb el qual comunicar-se”.

Signen aquest treball científic els investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de la UMH Fabrizio Grani, Cristina Soto Sánchez, Alfonso Rodil Doblado, Rocío López Peco i Eduardo Fernández Jover, a més del neurocirurgià de l’Hospital General Universitari Dr. Balmis d’Alacant Pablo González López, qui pertany també al grup d’investigació en Imatge per al diagnòstic mèdic de l’Institut d’Investigació Sanitària i Biomèdica d’Alacant (ISABIAL).

 Els investigadors agraeixen a les persones voluntàries i les seues famílies la gran labor que han realitzat durant tots els mesos de treball. Així mateix, expressen la seua gratitud al personal mèdic de l’hospital IMED d’Elx per tot el suport clínic per a poder dur a terme aquesta investigació.

L’estudi ha comptat amb finançament del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats (DTS19/00175, PDC2022-133952-100), la Unió Europea a través del programa Horitzó 2020 (grant agreement no. 899287, NeuraViPeR i agreement no. 861423 enTRAIN Vision; Innovative Neurotechnology for Society (INTENSE); el Dutch Neurotechnology Consortium; i la Generalitat Valenciana (PROMETEU CIPROM/2023/25).

Enllaç a l’article: Fabrizio Grani et al. “Neural correlates of phosphene perception in blind individuals: A step toward a bidirectional cortical visual prosthesis”. Sci. Adv.11,eadv8846(2025). DOI:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv8846

Accés a vídeos i imatges relacionats:
https://drive.google.com/drive/folders/19ow3t_ddr7nf8k_esuwgbsyrxneclqjv?usp=drive_link