Conectando mente y máquina
Cuando se pierde el uso de una extremidad, incluso las tareas cotidianas más sencillas pueden convertirse en un reto. Los dispositivos de alta tecnología pueden ayudar a recuperar la independencia. Las nuevas tecnologías permiten incluso conectar la mente a un miembro artificial. Estas extremidades artificiales se denominan dispositivos protésicos biónicosDispositivos que sustituyen una parte del cuerpo..
«Para recuperar parte de esa función perdida, se necesita algún tipo de herramienta o tecnología de asistencia para mejorar la recuperación o restaurar la capacidad de la anatomía que falta ahora», dice el Dr. Nick Langhals, que supervisa la investigación en ingeniería protésica financiada por los NIH.
Esta investigación, que avanza a gran velocidad, pretende mejorar la vida de las personas devolviéndoles el movimiento y la sensibilidad.
Control protésico
Los dispositivos protésicos tradicionales utilizan un arnés accionado por el cuerpo para controlar un dispositivo de mano. Son fáciles de usar. Con un encogimiento de hombros, la mano protésica o el gancho se abren. Al soltar el hombro, la prótesis se cierra. Al sentir la tensión del cable sobre los hombros, se sabe si la prótesis está abierta o cerrada sin mirarla.
Las nuevas manos motorizadas no son tan fáciles de aprender a usar. Para cerrar el dispositivo, se contraen los músculos restantes del brazo. Un sensor eléctrico colocado sobre esos músculos detecta la contracción y le dice a la mano que se cierre. Como los músculos originales que controlaban la mano han desaparecido, hay que volver a entrenar los músculos restantes. Aprender a abrir y cerrar una mano protésica de este modo lleva algún tiempo. Y todavía hay que observar el dispositivo para saber lo que está haciendo.
Para que las manos motorizadas sean más intuitivas de usar, los investigadores están desarrollando formas de detectar las señales eléctricas del cerebro y los nerviosTejidos especiales que transportan señales entre el cerebro y otras partes del cuerpo. para ayudar a controlar las prótesis biónicas avanzadas. Esto puede hacerse de muchas maneras, como por ejemplo implantando diminutos sensores en las partes del cerebro que controlan el movimiento o fijando pequeños electrodosHerramientas que se utilizan para transportar electricidad hacia o desde distintas partes del cuerpo. a los nervios amputados. De cualquier forma, los pacientes sólo tienen que pensar en mover la mano y los ordenadores lo traducen en los movimientos de una mano protésica biónica.
Comunicación bidireccional
Para recuperar la sensación de plenitud, una persona con un miembro biónico necesita hacer algo más que controlar el dispositivo. También necesita «sentir» lo que está haciendo. Los nuevos dispositivos biónicos pueden enviar la sensación del dispositivo al cerebro. Esto permite que una persona con un dispositivo biónico sienta que está usando su propia extremidad.
«Lo más importante de la investigación que estamos realizando es esta sensación de integridad», dice el doctor Paul Marasco, investigador de ingeniería biomédica de la Clínica Cleveland.
Una forma de ayudar a una persona a sentir su mano protésica es trasladar los nervios sensoriales restantes de la mano amputada a la piel de la parte superior del brazo. Entonces se pueden utilizar pequeños robots para presionar la piel de la parte superior del brazo cuando la mano toca algo.
El equipo de Marasco ideó un sistema similar para restaurar también la sensación de movimiento. La mano biónica envía señales a un sistema de control informatizado fuera del cuerpo. El ordenador le dice a un pequeño robot que se lleva en el brazo que envíe vibraciones al músculo del brazo. Estas vibraciones en lo más profundo del músculo crean una ilusión de movimiento que indica al cerebro cuándo la mano se cierra o se abre.
El equipo de Marasco probó este sistema de retroalimentación con varias personas que tenían una prótesis de mano. Los participantes en el estudio fueron capaces de manejar la mano biónica y saber en qué posición se encontraba tan bien como con su mano natural. Con este sistema de retroalimentación, no tenían que mirar la mano biónica para saber cuándo estaba abierta o cerrada, o cuándo estaba alcanzando un objeto.
«Engañamos a sus cerebros para que crean que la prótesis es realmente parte de su cuerpo», dice Marasco. Este avance aprovecha directamente el modo en que el cerebro percibe el movimiento, lo que ayuda a mejorar la comunicación bidireccional entre el dispositivo protésico y la mente.
Robots vestibles
Los equipos de investigación también están intentando ayudar a las personas que han perdido el uso de sus piernas. Llevando un dispositivo robótico llamado exoesqueleto, algunas personas con parálisis en las piernas han podido recuperar la capacidad de caminar.
Un grupo dirigido por el Dr. Thomas Bulea, ingeniero biomédico del Centro Clínico de los NIH, creó un exoesqueleto vestible para niños con parálisis cerebral. La parálisis cerebral es un trastorno cerebral que dificulta la bipedestación, el equilibrio y la marcha. El exoesqueleto motorizado y robótico cambia la forma de caminar de los niños ayudándoles a enderezar las rodillas en puntos clave del ciclo de la marcha. Aunque el exoesqueleto puede facilitar la marcha, los niños deben ser capaces de recorrer al menos pequeñas distancias por sí mismos para poder utilizarlo.
«El objetivo final realmente es que una persona lleve esto fuera de nuestro laboratorio, o incluso fuera del entorno clínico», explica Bulea. «Para ello hay que contar con un sistema de control realmente robusto que se asegure de que el robot se comporta correctamente en todos los tipos de entornos diferentes».
El equipo está escribiendo ahora un software para que el dispositivo robótico pueda llevarse mientras se sortean baches en el terreno y otras condiciones del mundo real.
Encontrar el dispositivo adecuado
«Lo que intento recalcar a la gente es que hay muchas herramientas y tecnologías potenciales a nuestra disposición para intentar mejorar a las personas, y que deberían explorarlas y considerar la posibilidad de adoptarlas», dice Langhals.
Ahora se están desarrollando muchos tipos de dispositivos protésicos. Si desea encontrar un estudio clínico para ayudar a probar uno, puede buscarlo en clinicaltrials.gov, una base de datos de estudios respaldados por los NIH y de otros tipos en todo el mundo.
Si está interesado en participar en un estudio, hable con su médico sobre los posibles riesgos y beneficios. Consulte el recuadro Pregunte a su médico para conocer las preguntas que debe hacer.
