Mente e imán

Las personas que usan prótesis después de una amputación a menudo luchan para que se muevan con naturalidad. Ahora, una nueva técnica basada en pequeños imanes ofrece el potencial para un control mucho más preciso e intuitivo.

Hoy en día, la mayoría de las prótesis se controlan mediante electromiografía (EMG), que utiliza electrodos, ya sea implantados quirúrgicamente o colocados en la piel, para registrar las señales eléctricas del cerebro que indican a los músculos del muñón que se contraigan. Pero esto no capta lo que realmente está haciendo el músculo. La magnetómica (MM), la alternativa experimental desarrollada por los investigadores del grupo de Mecatrónica de Hugh Herr en el Media Lab del MIT, se basa en cambio en pares de perlas magnéticas incrustadas en el tejido. Al medir cómo se mueven los imanes entre sí, los investigadores pueden calcular con precisión cuánto y qué tan rápido se contraen los músculos. Esta retroalimentación se puede transmitir a la prótesis con poco tiempo de retraso.

Se utilizan pares de imanes para calcular cómo se mueven los músculos del muñón de un amputado, con retroalimentación transmitida a una prótesis en milisegundos.

CORTESÍA DE LOS INVESTIGADORES

Luego, las mediciones podrían introducirse en un modelo de computadora que predice dónde estaría el miembro fantasma del paciente en el espacio, en función de las contracciones del músculo. Un paciente podría dirigir el dispositivo para que se mueva como desee, y los resultados coincidirán con una imagen mental de la posición de la extremidad.

Con magnetomicrometría, estamos midiendo directamente la longitud y la velocidad del músculo, dice Herr. A través del modelado matemático de toda la extremidad, podemos calcular las posiciones objetivo y las velocidades de las articulaciones protésicas que se van a controlar, y luego un controlador robótico simple puede controlar esas articulaciones.

En un artículo publicado recientemente sobre el trabajo, que usó perlas magnéticas de tres milímetros insertadas en los músculos de la pantorrilla de los pavos, los investigadores descubrieron que podían usar sensores magnéticos colocados en el exterior de las patas para determinar la posición de los imanes con una precisión de 37 micrones (aproximadamente el ancho de un cabello humano) mientras movían las articulaciones de los tobillos de los pavos. Estas medidas podrían obtenerse en tres milisegundos.

En los próximos años, los investigadores esperan realizar un pequeño estudio en humanos con amputaciones debajo de la rodilla. Los sensores utilizados para controlar la extremidad biónica podrían colocarse en la ropa, adherirse a la piel o fijarse en el exterior de la prótesis.

MM también podría usarse para mejorar el control muscular logrado con una técnica llamada estimulación eléctrica funcional, que ahora se usa para ayudar a restaurar la movilidad en personas con lesiones de la médula espinal. Y potencialmente podría guiar exoesqueletos robóticos, que se pueden unir a un tobillo u otra articulación para ayudar a las personas con debilidad muscular como resultado de un derrame cerebral o algún otro problema de salud.

Esencialmente, los imanes y el exoesqueleto actúan como un músculo artificial que amplificará la producción de los músculos biológicos en la extremidad afectada por un accidente cerebrovascular, dice Herr. Es como la dirección asistida que se usa en los automóviles.

Nuestra esperanza es que MM reemplace a la electromiografía como la forma dominante de vincular el sistema nervioso periférico a las extremidades biónicas, dice Herr. Añade que, una vez insertadas en el músculo, las cuentas podrían permanecer en su lugar durante toda la vida sin necesidad de reemplazarlas.

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