Una mano artificial le avisa al cerebro lo que está tocando

Las investigaciones sobre las prótesis para manos han avanzado mucho, pero la mayor parte se ha centrado en mejorar la forma en la que el cuerpo controla el dispositivo.

Ahora podría ser una realidad que las prótesis de manos envíen señales al cuerpo y le "digan" qué es lo que la mano biónica está tocando, según un nuevo estudio.

Recientemente, científicos de la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados en Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés), la división científica de las fuerzas armadas estadounidenses, implantó en una mujer con parálisis un conjunto de electrodos pequeños en la región del cerebro que controla el movimiento.

Los electrodos transmitieron la actividad eléctrica de la corteza motora del cerebro a través de unos cables hacia una prótesis de brazo que ella pudo mover de diversas formas.

Luego, el equipo de investigación se preguntó: "¿podremos hacer el experimento a la inversa? ¿Podremos hacer por el tacto lo que hicimos por el aparato locomotor?", explicó Justin Sanchez, gerente del programa de la oficina de tecnologías biológicas de DARPA, en una presentación que dio esta semana en el Foro de Tecnología Futura “Wait, What?” en St. Louis, Missouri, Estados Unidos.

Para responder a esta pregunta, los investigadores trabajaron con un hombre de 28 años que vive con parálisis y al que implantaron un conjunto de electrodos tanto en su corteza motora como en su corteza sensorial, la región del cerebro que reconoce las sensaciones táctiles tales como la textura y la presión.

Los cables del conjunto de electrodos de la corteza motora controlaban la mano como ocurrió con la otra voluntaria, y los sensores de la mano también transmitían información, a través de otro conjunto de cables, a los electrodos de la corteza sensorial.

Los investigadores demostraron que este sistema de retroalimentación permitía que la mano se comunicara directamente con el cerebro. En un video que se incluyó en la presentación de Sánchez, se ve que un investigador le vendó los ojos al hombre y luego aplicó presión suave sobre las yemas de diferentes dedos de la prótesis de mano.

El voluntario pudo identificar con los ojos cerrados cuál dedo estaban tocando con "una precisión de casi el 100%" , según un comunicado que DARPA emitió sobre la investigación.

Las personas que actualmente tienen prótesis de manos dependen de ver lo que está haciendo para controlarla, explicó Sliman Bensmaia, profesor asociado de Neurociencias de la Universidad de Chicago. Sin embargo, la gente no podrá usar estas manos con destreza hasta que puedan sentir lo que están haciendo sin mirarlas, dijo.

Bensmaia hizo las investigaciones preliminares para el equipo de Sánchez sobre cómo hacer que el conjunto de electrodos funcionara en la corteza sensorial.

 "A corto plazo, se desea saber si estás tocando un objeto y cuánta presión estás ejerciendo sobre él, esas cosas básicas que necesitas para sostener cosas", dijo Bensmaia.

Pero conforme avanza la tecnología, los sensores táctiles podrían dar información sobre temperatura y textura, agregó.

Aunque la demostración actual es la primera sobre una prótesis de mano que se comunica directamente con el cerebro, otros investigadores han demostrado que pueden enviar impulsos de sensores en la prótesis de mano hacia unos electrodos implantados en los nervios del brazo, que a su vez se comunican con el cerebro.

"(Sin embargo), en situaciones en las que las personas tienen lesiones en la médula espinal, es decir, que son cuadripléjicos… probablemente no podrías ayudarles a recuperar la sensación a través de los nervios" porque perdieron la función de los nervios en el brazo, dijo Paul S. Cederna, profesor de Cirugía Plástica e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Michigan.

Los dispositivos que existen en el mercado dependen de la energía del cuerpo: la parte sana controla la prótesis a través de cables y arneses o de dispositivos mioeléctricos, en los cuales los impulsos de los músculos ligados a la prótesis ejercen el control.

Los investigadores también están desarrollando prótesis de brazos sumamente sensibles que pueden recrear casi todos los movimientos  de un brazo real y manos biónicas que se pueden controlar con un iPhone.

El gran beneficio de la estrategia de Sánchez es que las prótesis pueden usarse en personas que tienen lesiones en la médula espinal, dijo Cederna. El hombre de 28 años de la demostración ha tenido parálisis desde hace más de una década a causa de una lesión en la médula espinal.

Aunque Cederna no participó en la investigación de Sánchez, lleva a cabo una investigación con recursos de DARPA sobre cómo mejorar el control de las prótesis a través de los nervios periféricos, como los del brazo.

La idea de implantar un conjunto de electrodos en el cerebro para controlar o recibir los impulsos de una extremidad prostética es un gran avance, pero no está listo del todo. "El mayor desafío, una vez que pongas ese electrodo en el cerebro, es que se hace una cicatriz alrededor del electrodo, lo que dificulta cada vez más la recepción de los impulsos que tiene que recibir", dijo Cederna.

Los investigadores están esforzándose por desarrollar un conjunto de electrodos que funcione por periodos más prolongados, dijo Bensmaia. Los conjuntos de electrodos que se implantan actualmente en la corteza motora solo funcionan durante unos años, aunque los electrodos de la corteza sensorial parecen ser más estables, agregó.