Paciente paralizado mueve el brazo protésico con pensamientos solo

Un paciente masculino adulto y paralizado usó una interfaz de computadora cerebral para mover un brazo protésico; todo lo que tenía que hacer era usar sus pensamientos y mover el brazo. Tim Hemmes toca las manos de su novia en un momento emotivo. Hemmes, de 30 años, sufrió un accidente de motocicleta hace siete años que dañó su médula espinal, dejándolo paralizado.
Los investigadores dicen que Hemmes es el primer paciente en un nuevo estudio en humanos que determina si los pensamientos de una persona paralizada pueden usarse para controlar un dispositivo externo, como un brazo protésico sofisticado o un cursor de computadora.
Se colocaron una serie de electrodos en la superficie del cerebro del paciente, para que pudiera controlar el dispositivo externo del brazo. Este proyecto está siendo llevado a cabo por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh y del Instituto de Rehabilitación UPMC.
El brazo y la mano robóticos fueron diseñados por científicos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.
Con poder cerebral puro, Hemmes logró llevar el brazo hacia la palma de la mano de uno de los investigadores y luego a la mano de su novia.

Tim Hemmes hace un choca esos cinco con su novia (Foto: UPMC)
Después de mover con éxito el brazo y la mano, Hemmes dijo:

"Puse mi corazón y mi alma en todo lo que me pidieron que hiciera", dijo inmediatamente después de su logro. "Tengo que acercarme y tocar a alguien por primera vez en siete años".

El investigador principal, Michael Boninger, M.D., director del Instituto de Rehabilitación UPMC, dijo:

"Ver a Tim extender la mano con un brazo mecánico para tocar a su novia fue una ventaja inesperada y conmovedora para todos los que estamos involucrados en este apasionante proyecto.
Esta primera ronda de pruebas refuerza el gran potencial que tiene la tecnología BCI no solo para ayudar a los pacientes con lesiones en la médula espinal a ser más independientes, sino también para mejorar sus conexiones físicas y emocionales con sus amigos y familiares. Además, nos motiva a hacer que esta tecnología sea útil y esté disponible para quienes la necesitan. "

La coinvestigadora y neurocirujana de UPMC Elizabeth Tyler-Kabara, M.D., Ph.D., colocó quirúrgicamente una cuadrícula de ECoG (electrocortigrafía) de tamaño de sello de correos en la superficie del cerebro de Hemmes durante un procedimiento de dos horas. El Dr. Tyler-Kabara es profesor asistente en el Departamento de Cirugía Neurológica de la Facultad de Medicina de Pitt.
Tyler-Kabara explicó:

"Antes del procedimiento, realizamos varias pruebas de imágenes funcionales para determinar dónde procesaba su cerebro las señales de movimiento del brazo derecho. Le quitamos una pequeña parte del cráneo y abrimos la gruesa capa de duramadre protectora debajo para colocar la rejilla sobre esa área de la corteza motora. Luego colocamos la duramadre y el cráneo con los alambres en la parte exterior del cráneo, pero debajo del cuero cabelludo ".

Los cables de conexión se tunelizaban debajo de la piel, bajaban por el cuello del paciente y salían de su parte superior del pecho. Desde allí, podrían enchufarse a los cables de la computadora.
Durante un período de cuatro semanas, Hemmes y el equipo de investigación probaron la tecnología seis días a la semana, tanto en las instalaciones de la Universidad como en el hogar del paciente. Los programas informáticos, que habían sido desarrollados por los investigadores, pueden interpretar las señales neuronales recogidas por la cuadrícula cerebral implantada.
Con la práctica, Hemmes logró mover una pelota en la pantalla del televisor sin asistencia de computadora, con lo que los científicos llamaron "100% de control del cerebro". De mover una bola en la pantalla, trabajó en hacer lo mismo con un brazo y una mano protésicos robóticos. Trató de extender la mano para tocar un objetivo en un panel montado en un escritorio grande.
Hacer que el brazo protésico se moviera no era lo mismo que mover su brazo real antes de que se paralizara. Hemmes tuvo que visualizar flexionar su pulgar, imaginarlo, esto creó un patrón de señal cerebral que la computadora interpretó como "mover hacia la izquierda", o doblando su codo para que el objeto pueda moverse hacia la derecha.
El co-investigador principal Wei Wang, M.D., Ph.D., dijo:

"Asociaba mentalmente imágenes motrices específicas con la dirección de movimiento deseada. Necesitaba concentración y paciencia, pero este proceso parecía ser más fácil para él con la práctica, al igual que cuando alguien aprende a conducir un automóvil con una transmisión manual. En estudios futuros, también probará otros enfoques, incluido el participante simplemente pensando en arriba, abajo, abajo, y así sucesivamente ".

Para la octava sesión, Hemmes había logrado un progreso sustancial. Con gafas especiales encendidas, que le permitían una visión tridimensional en la pantalla del televisor, movió la bola hacia arriba, abajo, izquierda, derecha y también hacia atrás y hacia delante.
Esto progresó a mover el brazo en varias direcciones diferentes - eventualmente logró alcanzar a su novia y al Dr. Wang con un espectacular chocar los cinco.

Al día siguiente, 22 de septiembre, el Dr. Tyler-Kabara retiró la red cerebral ECoG y el cableado del paciente durante un breve procedimiento.
Los científicos están examinando actualmente todos los datos que recopilaron durante esta prueba. Están buscando cinco o más adultos con accidentes cerebrovasculares de lesiones medulares que no tienen uso o usan extremadamente sus manos y brazos para realizar más pruebas.

Los voluntarios buscaron otro estudio

También están buscando voluntarios para otro estudio humano de un año de duración que involucra una interfaz cerebro-computadora que es una matriz de 10-10 puntos de electrodos minúsculos que penetran en el tejido cerebral a una profundidad de menos de una décima de pulgada y recoger señales de 100 neuronas individuales.
Se colocará una rejilla en la parte del cerebro que controla el movimiento de la mano, la otra se colocará en otra región del cerebro que controla los movimientos del brazo, Andrew Schwartz. Ph.D., co-investigador principal, explicó.
Schwartz dijo:

"Anticipamos que estas cuadrículas penetrantes pueden captar señales muy claras del cerebro para revelar qué movimiento pretende el participante. La segunda rejilla nos permitirá ver lo que podría ser posible al controlar el movimiento fino de los dedos y la mano, que es mucho más complicado, pero también podría ofrecer una función más útil para el participante ".

Exitoso experimento con animales con la mano del avatar

Hace unos días, científicos de la Universidad de Duke informaron sobre dos monos entrenados que usaban una interfaz cerebro-máquina-cerebro para mover una mano de avatar y detectar la textura de objetos virtuales. Su objetivo es eventualmente crear un traje de exoesqueleto externo que las personas paralizadas puedan usar y caminar; usando solo su cerebro para controlar el movimiento y el sentido del tacto. (Enlace al artículo)
Escrito por Christian Nordqvist