El teclado sirve para diagnosticar enfermedades neurodegenerativas

Un acto tan mecánico y breve como es el de pulsar una tecla tras otra puede servir para detectar enfermedades neurodegenerativas. Eso es lo que ha demostrado un grupo de investigadores, que han creado un sistema que analiza patrones al teclear en el ordenador, detectando el deterioro en las habilidades psicomotoras. Ya lo han probado con personas sanas y ahora lo están investigando con enfermos de párkinson.

La forma que tenemos de usar el teclado es tan personal que se ha convertido en una de las maneras más seguras de identificar a una persona. Son muchos los elementos que forman la huella biométrica del que teclea: la velocidad de tecleo, repetición de errores, la fuerza con la que se golpea el teclado o lo rápido que se libera cada tecla. Toda esa información se puede registrar para detectar patrones únicos. Un cambio en ese patrón puede indicar que alguien está usurpando una identidad. Pero también puede revelar que el sujeto podría estar enfermo.

Pulsar la tecla es la más breve de esas métricas, sin embargo, también puede ser la más informativa. La acción se puede descomponer en tres fases: impacto del dedo en la tecla, comprensión de la yema del dedo y liberación de la tecla. Estudios de la neurobiología del teclear han mostrado que todo el proceso no dura más de 100 milisegundos y la mayor parte del tiempo (el 77%) es para la liberación. A pesar de su brevedad, cada pulsación activa la corteza motora primaria, el área motora suplementaria, los ganglios basales y el cerebelo.

«Es la métrica más robusta e independiente de tus habilidades previas de tecleo», dice el neurólogo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) Álvaro Sánchez. A diferencia de la destreza al escribir o si se hace con dos dedos o todos, la pulsación de la tecla es una mejor ventana a lo que pasa en el cerebro. Lo que han hecho Sánchez y un grupo de ingenieros de software y telecomunicaciones es crear una serie de algoritmos para modelar matemáticamente las pulsaciones «por su capacidad para detectar un deterioro en las habilidades motoras tan determinantes en enfermedades como el párkinson», explica.

Pulsar una tecla apenas dura 100 milisegundos pero en la acción intervienen varias partes del cerebro

El resultado es un programa llamado neuroQWERTY. Fruto del consorcio M+Visión, en el que participan varias instituciones y empresas madrileñas junto a la universidad estadounidense, este programa registra las pulsaciones en el teclado y las analiza buscando cambios que puedan indicar un deterioro en las habilidades psicomotoras. La idea es tan nueva que, como dice el neurólogo, han tenido que construir la forma de medir su eficacia desde cero. «Con la fiebre, podemos saber que algo pasa cuando se pasa de 36º a 38º, pero nosotros hemos tenido que inventarnos nuestro propio termómetro», comenta.

Para probar la validez de neuroQWERTY, los investigadores usaron el programa con un grupo de personas sanas. Primero les hicieron escribir un párrafo durante el día. Después, para inducir un estado de deterioro de sus habilidades, los levantaron en mitad de la noche para que volvieran a escribir. El experimento, realizado con 14 personas de distintos países y lengua materna, se repitió pasados unos días.

La gráfica muestra el patrón de escritura de tres sujetos durante el día (izquierda) y tras levantarlos en mitad de la noche (derecha). Cada píxel es una pulsación del teclado. / Giancardo et al.

Aunque los resultados no se pueden expresar en un porcentaje de pérdida de habilidad, tal y como muestran en la revista Scientific Reports, los investigadores comprobaron que, en el estado de inercia del sueño, los voluntarios se volvían hasta un 15% más torpes.

En un segundo estudio ya en marcha, los participantes son una veintena de enfermos de Parkinson en fase precoz y, como grupo de control, una quincena de familiares. «Los primeros resultados muestran también este mismo patrón de pérdida», comenta Sánchez.

Una de las ventajas del programa es que trabaja sin afectar al uso cotidiano del teclado. NeuroQWERTY registra las pulsaciones y envía sus datos a los servidores del proyecto donde se modelan matemáticamente. Ahora mismo cualquiera puede instalarlo y ayudar a afinar el modelo. A medio plazo, sus autores quieren crear una interfaz gráfica para que el propio usuario pueda monitorear su forma de teclear.

El conjunto de algoritmos que forman neuroQWERTY, que ya ha sido patentado, podrían servir para probar la eficacia de los medicamentos que se administran a enfermos de párkinson. Pero, el objetivo final es detectarlo en personas de riesgo antes de que sea tarde.

«Ahora nos centramos en el párkinson porque es una enfermedad de mucho impacto, pero neuroQWERTY podría servir para cualquier enfermedad o situación donde se presente una alteración motora», recuerda Sánchez. El tecleo podría así, ayudar en otras enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer o la artritis reumatoide, pero también a detectar estados alterados en personas que tengan responsabilidades tras un teclado.

En esta noticia

Documento: ‘Psychomotor Impairment Detection via Finger Interactions with a Computer Keyboard During Natural Typing’
Ciencia en Español

Neurociencia al estilo de Silicon Valley

Decidió que Los Altos, el mismo lugar en el que vive Steve Wozniak, cofundador de Apple, era el mejor lugar para que su mujer y dos hijos tuvieran una vida tranquila. A cambio, conduce cada mañana al contrario que el resto de los coches, desde el corazón de Silicon Valley hasta Mission Bay, una antigua zona portuaria de San Francisco, donde un complejo de hospitales forma la nueva silueta de la bahía junto a los diques y la autovía.

Pablo Villoslada Díaz (Orense, 1966) estudia cómo las nuevas técnicas de uso de datos y nuevos medicamentos que se adaptan a los pacientes pueden frenar las enfermedades neurodegenerativas.

Villoslada llegó a UCSF, como se conoce a la Universidad de California en San Francisco, entre 1996 y 1998, para hacer un postdoctorado. Después de ejercer como profesor en la Universidad de Navarra, pasó al Idibaps de Barcelona, centro con el que sigue vinculado.

En 2007 fue visitante en Stanford. Ahora ejerce como profesor adjunto en UCSF, en el mismo lugar donde se especializó en su obsesión, las enfermedades neurodegenerativas, especialmente la esclerosis múltiple.

A los profesores, especialmente en Medicina, no nos paga el salario la Universidad, sino que se gana atendiendo a pacientes, pero sobre todo, con contratos de investigación”

Hasta llegar a este punto tuvo que asumir algunos cambios, poco comunes a los ojos de un europeo. “A los profesores, especialmente en Medicina, no nos paga el salario la Universidad, sino que se gana atendiendo a pacientes, pero, sobre todo, con contratos de investigación”, explica. Villoslada deja claro que aunque durante un tiempo el departamento suele apoyarles hasta que se consiguen financiación, la idea general es que hay que conseguir que cada proyecto tenga su propio flujo de dinero para sacarlo adelante. Estima que la mitad de su tiempo lo dedica a la búsqueda de financiación.

Otro punto a favor de este lugar alejado tanto de Europa como de la Costa Este, a priori impedimentos, es la concentración de talento. “A pesar de estar lejos de todo, que complica mucho el contacto laboral y personal, también del cambio horario, la cantidad de expertos de gran nivel sirve de polo de atracción. Contar con varios premios Nobel ayuda, pero también sube el listón. Solo los mejores salen adelante”.

La filantropía y la comunicación se convierten en dos aspectos clave para conseguir, tanto avances científicos, como el apoyo de la sociedad para obtener un flujo continuo de financiación. Mark Zuckerberg acaba de apadrinar el hospital general de San Francisco. Mark Benioff, fundador de Salesforce, ha costeado el nuevo hospital infantil que se encuentra a solo dos calles. Y aunque pueda sonar contradictorio, por saber que ellos no superarán la enfermedad, valora la implicación de famosos afectados por las enfermedades neurodegenerativas que padecen: “Es muy importante que Michael J. Fox o Christopher Reeve salgan a dar la cara y pongan toda la maquinaría mediática a funcionar para concienciar sobre una enfermedad. Saben que morirán, muy probablemente, sin beneficiarse de los avances que promueven, pero son un motor para estos estudios”.

Aquí no se concibe un científico que viva en su cueva, al margen de los medios. “La divulgación es clave para conseguir apoyos, posibles colaboradores y fondos. Alguien que sepa explicar bien lo que hace, saldrá más en prensa y, en consecuencia, lo tendrá más fácil para atraer fondos”, explica.

Contar con varios premios Nobel ayuda, pero también sube el listón. Solo los mejores salen adelante”

Durante la charla, cuya única parada fue media hora escasa para comer una ensalada en el comedor junto a los alumnos, pasea y muestra con orgullo las instalaciones del edificio Sandler. “La tercera planta es para el Párkinson, en la primera tenemos una clínica para pacientes que vienen a pasar consulta”, explica mientras invita a visitar lo que parece una sala de espera llena de neones con forma de neuronas conectadas. Las consultas son de lo más peculiar, desde una habitación con capacidad para cambiar de ambiente para estudiar patrones de sueño, a una sala que recuerda a un salón recreativo. Los videojuegos y su combinación con la realidad aumentada tienen cada vez más peso al investigar la memoria y los estímulos del cerebro. Villoslada va un paso más allá: “Tienen un casco para pacientes con lesiones físicas, que permite hacer acciones propias de un Jedi (personaje de la saga de ficción Star Wars). Una vez que se aprende a manejarlo, se pueden mandar impulsos con el cerebro para abrir puertas, mover mecanismos en un hogar adaptado, poner en marcha los electrodomésticos… Se trata de hacer la vida más fácil a personas con impedimentos severos”.

Villoslada celebra una de las últimas decisiones del presidente Obama, su apuesta por la medicina de precisión, en Europa conocida como medicina personalizada, un campo que le fascina y considera el futuro de la medicina: “Ni el cáncer ni las enfermedades neurológicas son fáciles. Con el tiempo terminarán convirtiéndose en dolencias controladas, que duren toda la vida con medicación, pero no mortales, pero nos faltan datos. Hace falta combinar la información genética del paciente con las matemáticas para hacer simulaciones, así se podrá tener una previsión de comportamiento más fiable y un tratamiento a medida”.

Su iPad Mini es el mejor compañero de trabajo. Muestra con ilusión una aplicación creada en su equipo, que cuenta con desarrolladores de software. El programa estudia patrones para los tratamientos personalizados. Su batalla actual es la consecución de más datos de pacientes. “Quiero traer la evolución de más de 400 que tenemos en España. Manteniendo el anonimato”, matiza, “sería importantísimo contar con una base común para subir la tasa de aciertos. Hasta ahora todo se basaba en la experiencia de cada médico. En lo sucesivo, será con análisis de datos de cada paciente”.

Ni el cáncer ni las enfermedades neurológicas son fáciles. Con el tiempo terminarán convirtiéndose en dolencias controladas, que duren toda la vida con medicación

Las asociaciones de pacientes son una fórmula con gran recorrido que, con la explosión de las startups se está reinventando. Cada año recaudan más de 200 millones de dólares (178, de euros) que pasan directamente a la investigación. Dentro de estas iniciativas entra la viral el cubo de agua helada para apoyar la ELA, por ejemplo.

El apoyo de estas organizaciones ayuda a evitar el “Valle de la Muerte”, como denomina a las patentes que no terminan de encontrar utilidad final y caen en el abandono: “Se registran, se hacen estudios, pero muchas veces faltan fondos para hacer las pruebas finales que permiten aplicarlo a pacientes reales. La ventaja de las asociaciones es que no quieren rentabilidad, sino el beneficio humano”. Destaca la labor de March of Dimes (la marcha de los centavos), nacida para erradicar la polio, objetivo que dan por superado, hoy impulsa la ayuda a los recién nacidos y las enfermedades raras. En 1938, su sistema inicial para recaudar financiación consistía en pedir por la calle el cambio en centavos, de ahí su nombre. “Como se dicen en el argot de Silicon, han pivotado”, bromea.

Los laboratorios también han cambiado la forma de trabajo. Tras darse cuenta de que era difícil mantener el nivel de gasto para el número de medicamentos que salían al mercado y los largos plazos que manejaban. Han decidido minimizar sus departamentos de investigación e invertir en proyectos pequeños o empresas de reciente creación con foco muy concreto en los que invierten o directamente compran. “Lo habitual es que adquieran entre cinco y 10 proyectos por año”, desvela.

La ventaja de las asociaciones de pacientes es que no buscan la rentabilidad, sino el beneficio de las personas”

En este sentido, el médico y académico predica con el ejemplo. Él también trabaja con una pequeña empresa fundada por españoles, Bionure, nacida en España, en el CSIC, pero con sede en Palo Alto. Es el de director científico. El equipo consta de cinco personas cuya investigación se centra en un medicamento para frenar los efectos de la esclerosis, el glaucoma y Párkinson. Se encuentran en la fase final de su lanzamiento, tan solo falta la aprobación de la agencia que regula los medicamentos en EE UU.

Reconoce que, a pesar de los esfuerzos, es difícil frenar la salida de científicos en España: “Para empezar, habría que mejorar las condiciones. Si un científico no puede mantener a una familia, se marchará de ese lugar. Se debe mirar más por las personas”, opina. Su apuesta pasa por que Europa juegue un papel más activo: “Desde aquí se ve el continente como una unidad, más férrea de lo que es, más allá de lo económico. Tenemos que ser más grandes para poder competir”, añade.

Aunque Villoslada prefiere no hablar de metas concretas, se atreve a confesar un sueño: “Que la esclerosis, aunque no se consiga curar, que sí se controle, que no haga más daño una vez que se detecte para la calidad de vida”. La obsesión no es casual, su padre padeció la enfermedad, fue así como se decidió a emprender este camino.

Ciencia en Español