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El brazo de un hombre paralizado está conectado para recibir señales cerebrales
Científicos de la Universidad Case Western Reserve en Ohio dicen que han usado dispositivos electrónicos para sortear la lesión en la columna de un hombre paralizado, permitiéndole usar un implante en su cerebro para mover su brazo y mano.
Un voluntario paralizado en Ohio controla una simulación virtual de su brazo usando dos implantes cerebrales.
La prueba representa la primera vez que las señales recopiladas en el cerebro se transmiten directamente a los electrodos colocados dentro del brazo de alguien para restaurar el movimiento, dice Robert Kirsch, ingeniero biomédico de Case Western. También dirige el Centro FES de Cleveland, que desarrolla tecnologías para personas con parálisis.
El proyecto, descrito hoy en la reunión de la Sociedad para la Neurociencia en Chicago, es un paso hacia un sistema inalámbrico capaz de transmitir señales cerebrales a través del aire a dispositivos electrónicos cosidos en las extremidades de personas paralizadas, restaurando así la capacidad de llevar a cabo actividades cotidianas sencillas. Tareas.
Las personas familiarizadas con los resultados del estudio dijeron que los movimientos de los voluntarios aún son bruscos y no están bien coordinados. No es un movimiento natural fluido como si estuvieras tomando una taza de café para beberla, dice John Donoghue, uno de los líderes de BrainGate , un consorcio que está desarrollando interfaces cerebro-computadora e incluye al equipo de Case Western. Pero el hecho de que consiguieron que una persona controle su propio cuerpo, que estimule los músculos de una manera específica para que se muevan, y hacerlo desde una pequeña parte del cerebro, es increíble.
El Utah Electrode Array tiene 96 agujas de silicio que registran los impulsos eléctricos de las neuronas dentro del cerebro.
Los voluntarios en estudios de implantes cerebrales han movido previamente cursores de computadora y controlado brazos robóticos. El año pasado, otro hombre de Ohio con parálisis parcial del brazo recibió un implante cerebral y pudo abre y cierra mentalmente su mano usando tiras de electrodos externos colocados alrededor de su antebrazo. Ese esfuerzo, llamado Neurobridge, está dirigido por la Universidad Estatal de Ohio y el Instituto Battelle Memorial.
El proyecto Case Western va un paso más allá porque el nuevo voluntario tiene una lesión en la columna que le impide mover los brazos en absoluto. Mary Buckett, vocera del Centro FES, dijo que la identidad del participante aún no se ha hecho pública.
Bolu Ajiboye, el investigador de Case Western que presentó hoy los datos del equipo en Chicago, dice que hace nueve meses, los cirujanos implantaron dos grupos de electrodos de silicio, llamados matrices de Utah, en la corteza motora del voluntario. Esa es la parte del cerebro donde se planifican los movimientos. Los cables de cada conjunto emergen del cráneo a través de puertos metálicos y se conectan a computadoras que interpretan las señales.
Para completar el puente de la lesión de la médula espinal del hombre, los médicos insertaron más de 16 alambres finos en el brazo y la mano derechos del voluntario. Los impulsos eléctricos enviados a esos electrodos hacen que diferentes músculos se contraigan, creando movimiento en el hombro, el codo y la muñeca, un enfoque conocido como estimulación eléctrica funcional o FES.
Según Kirsch, el voluntario es capaz de controlar con mucha precisión una simulación por computadora de su brazo cableado usando sus señales cerebrales. Mover el brazo real bajo el control del cerebro ha resultado más desafiante. La configuración virtual es perfecta, hace lo que él dice, pero el sistema FES tiene que usar su brazo crónicamente paralizado, dice Kirsch. Dijo que el hombre ha estado paralizado durante tanto tiempo que sus músculos están débiles y atrofiados.
Un electrodo FES se usa para estimular los músculos y crear movimiento en las extremidades de las personas paralizadas.
Los esfuerzos para combinar las interfaces cerebro-computadora con los sistemas FES comenzaron hace 20 años. En un experimento de 1998, también en Case Western, un voluntario llamado Jim Jatich usó señales recopiladas de una gorra EEG que llevaba sobre la cabeza para activar un dispositivo FES temprano conocido como Freehand, que abría y cerraba su mano usando estimuladores (ver Mind over Muscles y Paralizado otra vez). Ese dispositivo solo requería una simple señal de encendido/apagado, que Jatich pudo generar modulando su onda EEG.
Sin embargo, los implantes colocados en contacto con la corteza motora del cerebro pueden recopilar información mucho más detallada, incluidas estimaciones de los movimientos de las extremidades en los que está pensando una persona. En experimentos con brazos robóticos, algunos voluntarios lograron mover y apilar objetos (ver El experimento mental). Los científicos ahora están tratando de establecer un control similar o mejor sobre las propias extremidades de una persona.
La visión es que una persona estaría caminando por la habitación, haciendo cosas normales, dice Donoghue. Pero esa es una visión con muchos pasos antes de que suceda.
Para las personas paralizadas, una solución práctica no puede llegar lo suficientemente pronto. Ian Burkhart, el participante en el estudio del estado de Ohio, dice que todavía trabaja con investigadores tres días a la semana, practicando en recoger objetos más pequeños. Si pudiera llevarme a casa el sistema que estoy usando en este momento, lo haría en un santiamén, dice el joven de 24 años, quien resultó herido en un accidente de natación. Tiene limitaciones, pero se superan fácilmente con el beneficio de poder agarrar algo y moverlo.