Esta prótesis robótica responde a órdenes cerebrales de su usuario

(Foto: Imperial College London)

Científicos han desarrollado sistema de biosensores para el funcionamiento de un brazo robótico que se mueve en función a las señales que detecta de los nervios de la médula espinal. En suma, para controlar la prótesis, basta que el paciente piense como si estuviera controlando su propio brazo, un brazo fantasma o la ilusión de este, e imagine algunas maniobras sencillas, como juntar dos dedos para pellizcar. El estudio del equipo interinstitucional fue publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.

Los procesos cerebrales se fundan en la transmisión de señales eléctricas entre neuronas, tránsito conocido como sinapsis. La tecnología del sensor interpreta las señales eléctricas enviadas desde las neuronas motoras espinales y las usa como órdenes.

Las neuronas motoras, en la médula espinal, tienen en sus axones sus ramificaciones exteriores, dedicadas a controlar los músculos del cuerpo. El modelo desarrollado en esta investigación se basa en el registro de órdenes de movimiento a partir de las señales motoras de neuronas en partes del cuerpo no dañadas por la amputación. Así, estas señales son detectadas por los sensores conectados a la prótesis, ampliando el espectro de órdenes programables para la prótesis robótica, haciéndola más funcional en comparación con otros brazos robóticos el mercado.

Las prótesis robóticas regulares son controladas por el usuario contrayendo los músculos remanentes en su hombro o brazo, pero mucho de este tejido a menudo está dañado, por lo que estos sistemas permiten ejecutar eficientemente tan solo uno o dos comandos de agarre. Por lo que entre el 40% y 50% de usuarios descartan este tipo de prótesis.

Este nuevo enfoque "traslada al sistema nervioso la fuente del movimiento, lo que significa que nuestra tecnología puede detectar y decodificar señales más claramente, abriendo la posibilidad de prótesis robóticas que podrían ser mucho más intuitivas y útiles para los pacientes", según Dario Farina, médico del Imperial College de Londres, que realizó la investigación junto a otros investigadores en Europa, Canadá y Estados Unidos.

Fueron seis voluntarios, amputados desde el hombro o justo por encima del codo, los que pusieron a prueba el sistema, pudiendo la articulación del codo y hacer movimientos radiales —moviendo la muñeca de lado a lado— así como abrir y cerrar la mano. Para ello, en la Universidad Médica de Viena, partes de su Sistema Nervioso Periférico (SNP), que determina los movimientos de la mano y el brazo, fue reconectada con tejido muscular: o bien hacia el músculo pectoral en el pecho o el bíceps en el brazo. Esto permitió al equipo detectar claramente las señales eléctricas enviadas desde las neuronas motoras espinales.

Así, la prótesis no solo superó el rendimiento de las controladas por remanentes musculares: el usuario ejecutó todas las funciones básicas de una mano y un brazo reales.

Ello pudo lograrse tras decodificar y mapear las señales eléctricas, para interpretarlas en modelos informáticos. Estos modelos fueron comparados con modelos de movimientos de pacientes sanos, lo que ayudó a asociar señales específicas con determinados movimientos. A continuación, se conectó un parche sensor en el músculo que había sido operado como parte del redireccionamiento del SNP, con que se conectó a la prótesis, para controlar el dispositivo con solo pensar en comandos específicos de brazo y mano.

En última instancia, los científicos quieren decodificar el significado detrás de todas las señales enviadas desde estas neuronas motoras, para que puedan programar una gama completa de funciones de brazo y mano en la prótesis.

El equipo de científicos asegura que el dispositivo requiere de tres años de refinamiento antes de salir al mercado. El siguiente paso del desarrollo del equipo involucrará pruebas con una población transversal mucho más amplia para robustecer el banco de comandos.

 

Hans Huerto

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