Pacientes con parálisis consiguen alcanzar y agarrar objetos mediante un brazo robótico controlado por la mente

(18/05/2012) - E.P.

El sistema robótico consta de un sensor para monitorear las señales del cerebro, y un software que convierte las señales en comandos digitales para dispositivos externos

En un ensayo clínico en curso, una mujer paralítica ha sido capaz de alcanzar, y tomarse una bebida por su cuenta - por primera vez en casi 15 años - mediante el uso de sus pensamientos, para dirigir un brazo robótico. El estudio, financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos, está evaluando la seguridad y viabilidad de un dispositivo de investigación, llamado Sistema de Interfaz Neuronal BrainGate -un tipo de interfaz cerebro-ordenador - diseñada para poner a la robótica y otras tecnologías de asistencia bajo el control del cerebro.

El informe, publicado en 'Nature', ha descrito cómo dos individuos -con parálisis debido a un accidente cerebrovascular- aprendieron a utilizar el sistema BrainGate para alcanzar y agarrar objetos con un brazo robótico. El informe pone de relieve el potencial de uso, a largo plazo, y la durabilidad, del sistema BrainGate -parte del cual se implanta en el cerebro para captar las señales que subyacen el movimiento intencional.

Para la mujer que participaba en el estudio, esta fue la primera vez, desde su accidente cerebrovascular, que pudo tomar una bebida sin la ayuda de un cuidador. "La sonrisa en su rostro era notable. Nos alienta que la investigación esté progresando como todos habíamos esperado", afirma el principal investigador del estudio, Leigh Hochberg, profesor asociado de Ingeniería en la Universidad Brown, en Providence, y neurólogo de cuidados intensivos del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos.

"Años después de la aparición de la parálisis, observamos que aún era posible registrar las señales cerebrales que llevan información multidimensional sobre el movimiento, y que estas señales se podrían utilizar para mover un dispositivo externo," explica Hochberg, quien señala que la tecnología está a años de su uso práctico, y que los participantes en los ensayos utilizaron el sistema BrainGate bajo condiciones controladas en sus hogares, con un técnico siempre presente.

El sistema BrainGate consta de un sensor para monitorear las señales del cerebro, y de un software y un hardware que convierten estas señales en comandos digitales para dispositivos externos. El sensor es un pequeño cuadrado de silicio, que contiene 100 electrodos, delgados como un cabello, que pueden registrar la actividad de pequeños grupos de células cerebrales - éste se implanta en la corteza motora, una parte del cerebro que dirige el movimiento.

"Esta tecnología ha sido posible gracias a décadas de investigación sobre cómo el cerebro controla el movimiento. Ha sido emocionante ver cómo evoluciona la tecnología a partir de estudios de neurofisiología básica, hasta llegar a los ensayos clínicos, donde ha creado una promesa significativa para las personas con lesiones y trastornos cerebrales", afirma Story Landis, director del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares. Los investigadores confían en poder restaurar la función, y mejorar la calidad de vida, de las personas que hacen frente a amputaciones de las extremidades o a una parálisis, tras una lesión medular, un ictus apoplético o un trastorno neuromuscular.

El último análisis del ensayo BrainGate se centró en dos participantes, una mujer de 58 años de edad, y un hombre de 66 años de edad. Ambos individuos son incapaces de hablar o mover sus extremidades, a causa de derrames cerebrales del tronco cerebral, que tuvieron lugar hace años - en el caso de la mujer en 1996, y en el del hombre, en 2006. En el ensayo, los participantes aprendieron a realizar tareas complejas con un brazo robótico, imaginando los movimientos de los brazos y las manos.

En una de las tareas, se montaron varios objetos de espuma, en palancas, sobre una mesa, y fueron programados para aparecer de uno e uno, en diferentes posiciones y alturas. Los participantes tenían menos de 30 segundos para atrapar cada objeto, mediante el Sistema de Brazo DEKA -diseñado para funcionar como una prótesis en personas con amputaciones de brazos. Un participante fue capaz de atrapar objetos un 62 por ciento de las veces y, el otro, un 46 por ciento.

En algunas sesiones, la mujer controló un brazo (llamado DLR Light-Weight Robot III), más pesado que el brazo DEKA, y diseñado para ser utilizado como un dispositivo de ayuda externa. La participante utilizó este brazo, antes que el brazo DEKA, en la tarea de los objetos de espuma, con una tasa de éxito del 21 por ciento. En otras sesiones, su tarea fue agarrar una bebida embotellada, llevársela a la boca, y beber de una pajita -en la que fue capaz de completar cuatro de seis intentos.

"Estamos ante otro gran salto hacia adelante para controlar los movimientos de un brazo robótico, en el espacio tridimensional. Nos estamos acercando a la restauración de un cierto nivel de funcionalidad diaria, para ayudar a las personas con parálisis de las extremidades", afirma John Donoghue, que lidera el desarrollo de la tecnología BrainGate, y es el director del Instituto de Ciencias del Cerebro, de la Universidad de Brown. Donoghue cree que la capacidad de la mujer para utilizar el sistema BrainGate fue especialmente alentadora, ya que su accidente cerebrovascular había ocurrido hace casi 15 años, y su sensor fue implantado hace más de cinco años.

A medida que las pruebas continúan, el equipo de investigación BrainGate necesita poner a prueba la tecnología en más personas. Los investigadores buscan crear un sistema que sea estable durante décadas, inalámbrico, y totalmente automatizado. Por ahora, el sensor - y por lo tanto el usuario - deben estar conectados mediante cables al resto del sistema. Antes de cada sesión con los brazos robóticos, el técnico debe realizar un procedimiento de calibración, que dura 31 minutos, en promedio. Además, son necesarias mejoras para mejorar la precisión y la velocidad de control.

El objetivo final es el de ayudar a las personas con parálisis a volver a conectar el cerebro a los miembros paralizados, en vez de a robots, según afirman los investigadores. En el futuro, el sistema BrainGate podría ser usado para controlar la estimulación eléctrica funcional del dispositivo, ofreciendo un estímulo eléctrico a los músculos paralizados.