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Dar a las prótesis un sentido del tacto
Las interfaces cerebro-máquina han hecho posible que los monos y algunos humanos controlen extremidades robóticas usando solo sus pensamientos. Pero idealmente, una persona que usa una extremidad artificial u otro dispositivo no solo podría controlar el dispositivo, sino también sentir lo que está tocando.
Mono ve: En un experimento, los monos a los que se les implantaron dos interfaces, una que lee los movimientos previstos y otra que responde a las sensaciones táctiles, aprendieron a operar el brazo de un mono virtual.
Un nuevo estudio del laboratorio de Miguel Nicolelis en el Centro Médico de la Universidad de Duke da un primer paso hacia dicha interfaz. En un artículo publicado hoy en Naturaleza , su equipo informa que los monos pueden aprender a operar una mano de realidad virtual que incorpora retroalimentación táctil.
Nicolelis dice que las interfaces cerebro-máquina solo serán clínicamente útiles si usan señales bidireccionales, con retroalimentación sensorial del dispositivo y comandos motores del usuario. No es suficiente simplemente proporcionar movimiento, dice. Necesitas sentir lo que estás tocando.
Como primer experimento, los monos usaron un joystick para controlar un avatar virtual (un brazo y una mano de mono) en la pantalla de una computadora, y se les animó a usar el avatar para agarrar objetos en la pantalla. Los objetos virtuales tenían texturas, y esto se transmitía mediante estimulación a través de matrices de microondas implantadas en una parte de la corteza cerebral responsable de sentir el tacto. Los monos aprendieron a sostener la mano del avatar sobre objetos con una textura particular, transmitida por la frecuencia de estimulación, para ser recompensados con comida.
En otro experimento, los monos recibieron la misma retroalimentación táctil pero controlaron la mano virtual usando solo sus pensamientos, a través de matrices de microalambres implantadas en la corteza motora. Aunque su desempeño en la tarea fue menos preciso, los monos mejoraron con el tiempo.
Nicolelis dice que el uso exitoso de una interfaz cerebro-máquina-cerebro demuestra que los procesos de detección y respuesta a las sensaciones táctiles se pueden combinar. Estamos decodificando intenciones motoras y mensajes táctiles simultáneamente, dice. Eso nunca se había hecho antes. Aunque la estimulación que reciben los monos es artificial, dice, parecen aprender a asociarla con la información táctil.
El siguiente paso es incorporar el sentido del tacto en prótesis reales, utilizando sensores de presión que generarán una retroalimentación táctil similar sobre objetos del mundo real. Nicolelis dice que su grupo espera construir un simulador que pruebe este enfoque en humanos y luego incorpore la sensación táctil en las prótesis que está creando para personas con movilidad reducida.
NitishThakor , ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins, dice que agregar información sensorial es absolutamente el siguiente paso lógico en el diseño de la interfaz cerebro-máquina. Thakor dice que el experimento no solo demuestra la viabilidad de agregar toque, sino que muestra que los monos pueden aprender una tarea usando estas señales acopladas. La advertencia, agrega, es que las texturas en el mundo real son mucho más complejas, al igual que los movimientos corporales, y queda por ver si esto es escalable.