Capitana del equipo de tenis de su escuela secundaria y veterana de cuatro años de tenis universitario en la universidad, Amanda Studnicki había estado entrenando para este momento durante años.
Todo lo que tenía que hacer ahora era pensar en pequeño. Como ping pong pequeño.
Durante semanas, Studnicki, estudiante de posgrado de la Universidad de Florida, sirvió y se enfrentó a decenas de jugadores en una cancha de tenis de mesa. Sus oponentes lucían un rostro de ciencia ficción, una gorra de electrodos saliendo de sus cabezas en una mochila mientras jugaban contra Studnicki o una máquina de servicio de pelota. Esa apariencia de cyborg fue vital para el objetivo de Studnicki: comprender cómo reaccionan nuestros cerebros ante las intensas demandas de un deporte de alta velocidad como el tenis de mesa, y qué diferencia hace un oponente de máquina.
Studnicki y su asesor, Daniel Ferris, descubrieron que los cerebros de los jugadores de tenis de mesa reaccionan de manera muy diferente a los oponentes humanos o mecánicos. Enfrentados a la inescrutabilidad de una máquina lanzapelotas, los cerebros de los jugadores se revolvieron en anticipación del siguiente servicio. Mientras que con las señales obvias de que un oponente humano estaba a punto de servir, sus neuronas zumbaban al unísono, aparentemente confiados en su próximo movimiento.
Los hallazgos tienen implicaciones para el entrenamiento deportivo, lo que sugiere que los oponentes humanos brindan un realismo que no puede ser reemplazado por ayudantes de máquinas. Y a medida que los robots se vuelven más comunes y sofisticados, comprender la respuesta de nuestro cerebro podría ayudar a que nuestros compañeros artificiales sean más naturalistas.
“Los robots son cada vez más ubicuos. Hay compañías como Boston Dynamics que están construyendo robots que pueden interactuar con humanos y otras compañías que están construyendo robots de asistencia social que ayudan a los ancianos”, dijo Ferris, profesor de ingeniería biomédica en la UF. “Los humanos que interactúan con los robots serán diferentes a cuando interactúan con otros humanos. Nuestro objetivo a largo plazo es tratar de comprender cómo reacciona el cerebro a estas diferencias”.
El laboratorio de Ferris ha estudiado durante mucho tiempo la respuesta del cerebro a las señales visuales y las tareas motoras, como caminar y correr. Estaba buscando actualizarse para estudiar acción compleja y de ritmo rápido cuando Studnicki, con su experiencia en tenis, se unió al grupo de investigación. Entonces, el laboratorio decidió que el tenis era el deporte perfecto para abordar estas preguntas. Pero los movimientos de gran tamaño, especialmente los servicios altos por encima de la cabeza, demostraron ser un obstáculo para la tecnología floreciente.
“Así que literalmente redujimos las cosas al tenis de mesa e hicimos las mismas preguntas que teníamos antes para el tenis”, dijo Ferris. Los investigadores aún tenían que compensar los movimientos más pequeños del tenis de mesa. Así que Ferris y Studnicki duplicaron los 120 electrodos en una gorra típica de escaneo cerebral, y cada electrodo adicional proporcionó un control para los movimientos rápidos de la cabeza durante un partido de tenis de mesa.
Con todos estos electrodos escaneando la actividad cerebral de los jugadores, Studnicki y Ferris pudieron sintonizar la región del cerebro que convierte la información sensorial en movimiento. Esta área se conoce como la corteza parieto-occipital.
“Toma todos tus sentidos (visual, vestibular, auditivo) y brinda información sobre cómo crear tu plan motor. Se ha estudiado mucho para tareas simples, como alcanzar y agarrar, pero todas son estacionarias”, dijo Studnicki. “Queríamos entender cómo funcionaban los movimientos complejos, como seguir una pelota en el espacio e interceptarla, y el tenis de mesa era perfecto para esto”.
Los investigadores analizaron decenas de horas de juego contra Studnicki y la máquina de pelotas. Al jugar contra otro humano, las neuronas de los jugadores trabajaban al unísono, como si todos hablaran el mismo idioma. Por el contrario, cuando los jugadores se enfrentaban a una máquina que sacaba pelotas, las neuronas de sus cerebros no estaban alineadas entre sí. En el mundo de la neurociencia, esta falta de alineación se conoce como desincronización.
“Si tenemos 100 000 personas en un estadio de fútbol y todos animan juntos, es como una sincronización en el cerebro, que es una señal de que el cerebro está relajado”, dijo Ferris. “Si tenemos esas mismas 100 000 personas pero todas están hablando con sus amigos, están ocupados pero no están sincronizados. En muchos casos, esa desincronización es una indicación de que el cerebro está haciendo muchos cálculos en lugar de estar sentado e inactivo».
El equipo sospecha que los cerebros de los jugadores estaban tan activos mientras esperaban los saques robóticos porque la máquina no da pistas de lo que van a hacer a continuación. Lo que está claro es que nuestros cerebros procesan estas dos experiencias de manera muy diferente, lo que sugiere que entrenar con una máquina podría no ofrecer la misma experiencia que jugar contra un oponente real.
“Todavía veo mucho valor en practicar con una máquina”, dijo Studnicki. “Pero creo que las máquinas van a evolucionar en los próximos 10 o 20 años, y podríamos ver comportamientos más naturales para que los jugadores practiquen”.
