Brazo robótico controlado por el pensamiento para pacientes paralizados

El periódico Naturaleza informa sobre un salto de tecnología de estilo ciencia ficción, donde se usa una interfaz en el cerebro para conectarse a un brazo robótico y proporcionar control de pensamiento en tiempo real. Es un salto espectacular para la tecnología que se ha probado con pacientes paralíticos y da esperanza para la tecnología biónica al estilo de Stars Wars, para soldados heridos y parapléjicos.
El experimento se realizó el 12 de abril de este año en la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island. Los sujetos de prueba, una mujer de 58 años (S3) y un hombre de 66 años (T2), habían sido paralizados por un derrame cerebral en el tallo cerebral, lo que les dejó sin control de sus extremidades. Los científicos utilizaron la actividad neuronal para interpretar los pensamientos de la persona y las instrucciones directas a un brazo robótico controlado por computadora.
El experimento probó dos dispositivos diferentes. El primero fue fabricado por DLR Institute of Robotics and Mechatronics y el otro por DEKA Research and Development Corp. El objetivo del experimento fue poder interpretar los comandos de pensamiento para permitir al paciente alcanzar el espacio tridimensional y captar objetos.
Conocida como la prueba piloto Braingate2, empleó el sistema experimental Braingate, inicialmente desarrollado en la Universidad de Brown. Una interfaz del tamaño de una píldora pequeña, que contiene una rejilla de 96 electrodos, se implanta en la corteza motora del cerebro. La corteza motora controla el movimiento voluntario. Los electrodos están lo suficientemente cerca de las neuronas individuales para poder registrar la actividad neuronal con la precisión suficiente para procesar las instrucciones a un dispositivo de terceros fuera del cuerpo. Luego se usa una computadora para traducir los comandos en un lenguaje que el brazo robótico pueda entender.

El estudio previo de Braingate tuvo éxito con el control bidimensional básico de dispositivos robóticos, como controlar un mouse o hacer clic en un cursor en una pantalla. El nuevo estudio representa la primera demostración y el primer informe revisado por pares de personas con tetraplejía, el uso de señales controladas por el cerebro para controlar un brazo robótico en tres dimensiones, aunque en 2009, el inventor y empresario Raymond Kurzweil describió una tecnología similar que había probado , usando un chip incrustado en su brazo. Se lanzó un documental llamado El hombre trascendente, sobre los procesos y muchos de sus otros inventos y el trabajo de la vida, y el concepto de que los humanos interactúen e incorporen tecnología directamente en sus cerebros y cuerpos es ciertamente interesante que la ciencia ficción ha sido bastante liviana explorador.
El autor principal, el Dr. Leigh Hochberg, neuroingeniero y neurólogo de cuidados críticos que tiene citas en el Departamento de Asuntos de Veteranos, la Universidad Brown, el Hospital General de Massachusetts y Harvard, dijo:

"Nuestro objetivo en esta investigación es desarrollar tecnología que restablezca la independencia y la movilidad para las personas con parálisis o pérdida de extremidades ... Tenemos mucho más trabajo por hacer, pero el progreso alentador de esta investigación se demuestra no solo en el alcance y agarre datos, pero más aún en la sonrisa de S3 cuando se sirvió café por su propia voluntad por primera vez en casi 15 años ".

El Dr. Hochberg es el patrocinador-investigador del ensayo clínico piloto BrainGate2.
John Donoghue, neurocientífico de VA y Brown, que fue pionero de BrainGate hace más de diez años, dijo que el nuevo trabajo demuestra hasta dónde ha llegado el campo de las interfaces cerebro-computadora desde su inicio.

"Este documento informa un avance importante al demostrar rigurosamente en más de un participante que el control neuronal tridimensional preciso de los brazos del robot no solo es posible, sino también repetible ... Nos hemos acercado mucho más a las funciones cotidianas, como servirse un sorbo de café, generalmente realizado sin esfuerzo por el brazo y la mano, para las personas que no pueden mover sus propias extremidades. También se nos anima a ver un control útil más de cinco años después del implante de la matriz BrainGate en uno de nuestros participantes. un paso crítico hacia la realización del objetivo a largo plazo de crear una neurotecnología que restablezca el movimiento, el control y la independencia de las personas con parálisis o pérdida de extremidades ".

Esencialmente, la extremidad robótica pudo ser un sustituto del brazo real del paciente. Con una batería más avanzada y aleaciones ligeras, el concepto de miembros biónicos es simplemente una cuestión de unos pocos años de distancia. En el experimento de Brown, los objetos de destino eran relativamente grandes, más de la mitad del ancho de la mano de los robots, lo que requería que el paciente ejerciera un control preciso del dispositivo.
En 158 ensayos realizados durante cuatro días, la mujer (S3) pudo tocar el objetivo dentro del tiempo asignado en el 48.8 por ciento de los casos con el brazo y la mano robótica DLR, y el 69.2 por ciento de los casos con el brazo y la mano DEKA, que tiene una comprensión más amplia.
En 45 ensayos que usaron el brazo DEKA, el hombre (T2) tocó el objetivo el 95.6 por ciento del tiempo. De los toques exitosos, S3 alcanzó el objetivo 43.6 por ciento del tiempo con el brazo DLR y 66.7 por ciento del tiempo con el brazo DEKA. El agarre de T2 tuvo éxito el 62.2 por ciento del tiempo.

T2 explicó sus experiencias:

"Acabo de imaginar mover mi propio brazo y el brazo [DEKA] se movió hacia donde yo quería ir".

Patrick van der Smagt, jefe de biónica y robótica asistida en DLR, director de robótica biomimética y laboratorios de aprendizaje automático en DLR y la Technische Universität München, y coautor del artículo, habló sobre el desarrollo del brazo en sí:

"Esto es lo que esperábamos con este brazo. Queríamos crear un brazo que pudiera usarse de forma intuitiva variando las formas de control. El brazo ya está siendo utilizado por numerosos laboratorios de investigación de todo el mundo que utilizan su interacción única y capacidades de seguridad. .Esta es una demostración convincente de la utilidad potencial del brazo para una persona con parálisis ".

Sin duda es un avance fantástico y la idea de poder escribir este artículo en tiempo real simplemente con el control del cerebro es muy emocionante. El control directo del cerebro de una computadora aumentaría dramáticamente la productividad.
Escrito por Rupert Shepherd