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Un paso adelante para las extremidades protésicas sensibles al tacto
La capacidad de sostener y mover objetos depende de las señales sensoriales enviadas desde la mano al cerebro, una facultad que los amputados carecen con las extremidades protésicas actuales. Pero una nueva investigación de la Universidad de Chicago podría dar lugar algún día a miembros protésicos sensibles al tacto que se comuniquen directamente con el cerebro.
Los investigadores, dirigidos por Sliman Bensmaia, profesor asistente en el Departamento de Biología Organística y Anatomía de la Universidad de Chicago, creen que su investigación podría ayudar a aumentar la destreza y la función de las extremidades robóticas.
A través de experimentos con monos, él y su equipo identificaron patrones de actividad neuronal que ocurren cuando los animales manipulan objetos, y luego fueron capaces de recrear estos patrones artificialmente.
"Para restaurar la función motora sensorial de un brazo", dice Bensmaia, "no solo tiene que reemplazar las señales motoras que el cerebro envía al brazo para moverlo, sino que también debe reemplazar las señales sensoriales que el brazo envía de vuelta. al cerebro ".
Él y su equipo creen que al usar lo que saben "acerca de cómo el cerebro del organismo intacto procesa la información sensorial", pueden "intentar reproducir estos patrones de actividad neuronal a través de la estimulación del cerebro".
La investigación de Bensmaia y sus colegas es parte de un proyecto de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA), llamado Revolutionizing Prosthetics. El objetivo del proyecto es crear una extremidad superior artificial que proporcione control y sensación motriz natural en pacientes con amputaciones.
Los resultados de su investigación fueron publicados en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
La misma percepción de estímulos artificiales y genuinos
Un conjunto de experimentos funcionó con el sitio donde se tocó la piel. Los investigadores entrenaron a los monos para identificar correctamente los diferentes patrones de contacto con los dedos.
Los hallazgos de los investigadores nos acercan a las extremidades táctiles sensibles que pueden comunicar información sensorial a los amputados a través de una interfaz con el cerebro. Crédito: PNAS, 2013.
Luego, los investigadores conectaron electrodos a áreas de los cerebros de los monos que se correlacionaban con cada dedo. Pero esta vez, en lugar de tocar las manos, los investigadores enviaron pulsos eléctricos a las áreas específicas del cerebro.
El equipo descubrió que los monos respondían a la estimulación artificial de la misma manera que respondían al contacto físico.
En otra serie de experimentos, los investigadores trabajaron con la sensación de presión generando un algoritmo que creaba una corriente eléctrica que producía una sensación de presión.
Y nuevamente en este caso, la respuesta de los monos fue la misma tanto para los estímulos artificiales como para los genuinos.
En una serie final de experimentos, Bensmaia y su equipo observaron lo que llaman "eventos de contacto", que es cuando la mano toca o suelta un objeto por primera vez.
Dicen que este momento crea una explosión de actividad en el cerebro, y una vez más, los investigadores pudieron crear artificialmente estas explosiones en el cerebro con estimulación eléctrica.
El futuro de las extremidades protésicas
Como resultado de estos experimentos, Bensmaia y sus colegas dicen que han creado un conjunto de instrucciones que podrían usarse con un brazo protésico robótico, que podría proporcionar retroalimentación sensorial al cerebro a través de una "interfaz neuronal".
Esta retroalimentación, cree Bensmaia, podría significar que este tipo de dispositivos puede estar mucho más cerca de someterse a pruebas en ensayos clínicos en humanos.
"Los algoritmos para descifrar las señales del motor han recorrido un largo camino, donde ahora puedes controlar los brazos con siete grados de libertad", dice Bensmaia. "Es muy sofisticado".
Sin embargo, dice que todavía hay trabajo por hacer:
"Pero creo que hay un fuerte argumento para afirmar que no serán clínicamente viables hasta que se incorpore la retroalimentación sensorial. Cuando lo sea, la funcionalidad de estas extremidades aumentará sustancialmente".
Aunque los amputados tendrán que esperar a que estas extremidades sensibles al tacto se hagan realidad, en los últimos años ha habido nuevos desarrollos en el mundo de las prótesis, como los brazos robóticos controlados por el pensamiento.
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