PUBLICADO EN 'SCIENCE'
Diseñan un brazo robótico que permite a parapléjicos realizar movimientos más fluidos
JANO.es · 22 mayo 2015 10:28
El ingenio, desarrollado por científicos del Instituto de Tecnología de California, en Estados Unidos, se basa en unos electrodos instalados en las neuronas del corte parietal posterior, la zona del cerebro que determina el propósito de la acción.
Con 21 años, Erik G. Sorto se vio envuelto en un tiroteo que lo dejó paralizado del cuello para abajo. Tras más de 10 años sin poder efectuar ningún movimiento por sí solo, ahora puede dar la mano, beber una cerveza o jugar a piedra, papel o tijera con un brazo robótico. Se trata de un sistema basado en la implantación de electrones en la zona del cerebro que controla la intencionalidad del movimiento.
“Averiguamos que se podía efectuar una ‘lectura’ neuronal en el corte parietal posterior del cerebro, un proceso de descodificación que permite que la neuroprótesis sea más rápida y efectúe movimientos más fluidos”, explica a Sinc Richard Andersen, biólogo del Instituto de Tecnología de California, Estados Unidos, y uno de los autores de la investigación, cuyos resultados se publican en Science.
Los sistemas tradicionales se basan en registrar señales del córtex motor, que se encarga de ejecutar los movimientos. Por ello, era necesario que los individuos pensaran de manera detallada y específica en cada uno de los movimientos que querían hacer. Por ejemplo, para coger un vaso, debían pensar en alargar la mano y cerrar los dedos.
“Averiguamos que se podía efectuar una ‘lectura’ neuronal en el corte parietal posterior del cerebro, un proceso de descodificación que permite que la neuroprótesis sea más rápida y efectúe movimientos más fluidos”, explica a Sinc Richard Andersen, biólogo del Instituto de Tecnología de California, Estados Unidos, y uno de los autores de la investigación, cuyos resultados se publican en Science.
Los sistemas tradicionales se basan en registrar señales del córtex motor, que se encarga de ejecutar los movimientos. Por ello, era necesario que los individuos pensaran de manera detallada y específica en cada uno de los movimientos que querían hacer. Por ejemplo, para coger un vaso, debían pensar en alargar la mano y cerrar los dedos.
El corte parietal posterior (CPP) ocupa un lugar anterior en el proceso del movimiento, siendo la fuente desde la que se producen las señales. La ventaja de registrar los impulsos en esta zona en lugar de en el córtex motor, asegura Andersen, es que “el cerebro no necesita especificar de manera detallada un movimiento, pues este trabajo se puede hacer con la ayuda de ordenadores y robots inteligentes que solo necesitan conocer el propósito del sujeto”.
Esto permite que para el paciente sea más sencillo emitir las órdenes transmitidas al brazo robótico y que los movimientos de éste sean mucho más naturales y fáciles de conseguir.
Cirugía experimental
Para comprobar la eficacia de este nuevo enfoque, Andersen y sus compañeros implantaron una neuroprótesis a Sorto, que se presentó voluntario para el experimento.
Esta neuroprótesis consta de dos matrices de 96 electrodos, cada uno de ellos encargado de registrar la actividad de una neurona del CPP. Las matrices están conectadas a un ordenador donde se procesan las señales y desde el que se envían las órdenes a un brazo mecánico.
Charles Liu, responsable de la operación e investigador de la Universidad de California del Sur, en Estados Unidos, destaca la complejidad de la misma: “Era la primera vez que se implantaba un sistema de este tipo en esta parte del cerebro humano, por lo que todo era diferente: localización, colocación y forma de manejar el hardware”.
Ante la sorpresa de los científicos, al primer día Sorto ya era capaz de ejecutar los primeros movimientos intuitivos con este brazo. “Me quedé sorprendido con lo fácil que era, me entraban ganas de ir por ahí chocando la mano a todo el mundo”, rememora.
Durante varias semanas estuvo perfeccionando su habilidad para dirigir el brazo robótico con sus pensamientos. Ahora, ya puede efectuar movimientos como controlar el cursor de un ordenador, tomarse una bebida, estrechar la mano o jugar a piedra, papel o tijera”.
Conseguir feedback sensorial
A partir de los resultados obtenidos en esta primera experiencia, Andersen y su equipo pretenden profundizar en el conocimiento de las relaciones entre el movimiento y la actividad en el CPP, para que el paciente pueda efectuar actividades más complejas. La clave, señala el investigador, sería conseguir “algún tipo de feedback sensorial que proporcione al cerebro las sensaciones táctiles del brazo”.
Para ello contarán con la colaboración de Sorto, que ha aceptado seguir colaborando con el equipo por tercer año. Asegura que el estudio le ha inspirado para continuar sus estudios y hacer un máster en trabajo social.
“Realmente echaba de menos esa independencia, poder tomar una bebida a mi ritmo, dando un trago cuando quiero y sin tener que pedirle a alguien que me acerque el vaso”, destaca.
También tiene un deseo para el futuro: “Disfrutaría mucho si pudiera asearme por mi mismo: lavarme, afeitarme, cepillarme los dientes… eso sería fantástico”.
Esto permite que para el paciente sea más sencillo emitir las órdenes transmitidas al brazo robótico y que los movimientos de éste sean mucho más naturales y fáciles de conseguir.
Cirugía experimental
Para comprobar la eficacia de este nuevo enfoque, Andersen y sus compañeros implantaron una neuroprótesis a Sorto, que se presentó voluntario para el experimento.
Esta neuroprótesis consta de dos matrices de 96 electrodos, cada uno de ellos encargado de registrar la actividad de una neurona del CPP. Las matrices están conectadas a un ordenador donde se procesan las señales y desde el que se envían las órdenes a un brazo mecánico.
Charles Liu, responsable de la operación e investigador de la Universidad de California del Sur, en Estados Unidos, destaca la complejidad de la misma: “Era la primera vez que se implantaba un sistema de este tipo en esta parte del cerebro humano, por lo que todo era diferente: localización, colocación y forma de manejar el hardware”.
Ante la sorpresa de los científicos, al primer día Sorto ya era capaz de ejecutar los primeros movimientos intuitivos con este brazo. “Me quedé sorprendido con lo fácil que era, me entraban ganas de ir por ahí chocando la mano a todo el mundo”, rememora.
Durante varias semanas estuvo perfeccionando su habilidad para dirigir el brazo robótico con sus pensamientos. Ahora, ya puede efectuar movimientos como controlar el cursor de un ordenador, tomarse una bebida, estrechar la mano o jugar a piedra, papel o tijera”.
Conseguir feedback sensorial
A partir de los resultados obtenidos en esta primera experiencia, Andersen y su equipo pretenden profundizar en el conocimiento de las relaciones entre el movimiento y la actividad en el CPP, para que el paciente pueda efectuar actividades más complejas. La clave, señala el investigador, sería conseguir “algún tipo de feedback sensorial que proporcione al cerebro las sensaciones táctiles del brazo”.
Para ello contarán con la colaboración de Sorto, que ha aceptado seguir colaborando con el equipo por tercer año. Asegura que el estudio le ha inspirado para continuar sus estudios y hacer un máster en trabajo social.
“Realmente echaba de menos esa independencia, poder tomar una bebida a mi ritmo, dando un trago cuando quiero y sin tener que pedirle a alguien que me acerque el vaso”, destaca.
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