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Paciente muestra nueva destreza con un brazo robótico controlado por la mente
Una mujer que está completamente paralizada debajo del cuello ha recuperado la capacidad de acercarse e interactuar con el mundo que la rodea gracias a la interfaz cerebro-computadora más avanzada para operar un brazo robótico hasta el momento.
En febrero, los cirujanos implantaron dos conjuntos de electrodos de cuatro por cuatro milímetros en la corteza motora del participante, la región del cerebro que inicia los movimientos. Cada chip tiene 96 electrodos y está conectado a través del cráneo a una computadora que traduce sus pensamientos en señales para el brazo robótico. El trabajo, realizado por investigadores de la Universidad de Pittsburgh, se informa en el último número de La lanceta .
Control mental: Jan Scheuermann conduce una prótesis robótica con sus pensamientos, que son registrados por electrodos en su cerebro y luego interpretados por una computadora.
El trabajo es el último avance para mostrar cómo la tecnología de interfaz controlada por el cerebro puede restaurar algo de movimiento a los tetrapléjicos. En mayo de este año, los investigadores de la Universidad de Brown describieron cómo un paciente paralítico podía usar una extremidad robótica para realizar tareas básicas, incluido darse un trago de café (ver Brain Chip ayuda a los tetrapléjicos a mover brazos robóticos con sus pensamientos). La participante en el nuevo estudio tiene el doble de electrodos en su cerebro que la mujer en el estudio de Brown y puede demostrar movimientos de mano más complejos con su extremidad robótica.
Estamos reproduciendo un movimiento más natural y realista del brazo y la mano, dice Andrew Schwartz , neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh y autor principal del estudio.
Sin embargo, algunos expertos advierten que es difícil sacar conclusiones sobre el potencial de la tecnología a partir de un solo caso.
Miguel Nicolelis , investigador de la interfaz cerebro-máquina de la Universidad de Duke, señala que la grabación de más neuronas permite mejorar la precisión y complejidad en los movimientos de los dispositivos conectados. Sin embargo, agrega que es difícil decir de cuántas neuronas estaba grabando realmente el equipo de Pittsburgh. Hay poca documentación de la señal cerebral, dice Nicolelis de la Lanceta documento que describe el trabajo. Sería realmente genial si hubieran alcanzado la marca de las 200 neuronas, pero parece que no hay documentación de eso, dice.
El Lanceta El estudio describe el progreso de la mujer mientras operaba el brazo robótico durante 13 semanas. Después de que le implantaron los electrodos en el cerebro, comenzó su entrenamiento observando el movimiento del brazo e imaginando que lo estaba controlando. Mientras tanto, la computadora registraba la actividad neuronal en su corteza motora, y esta información se utilizó para decodificar mejor sus intenciones en movimientos del brazo del robot. Luego comenzamos a darle algo de control, dice Jennifer Collinger , ingeniero biomédico de Pittsburgh y primer autor del estudio. Eso genera un ciclo de retroalimentación: ella puede ver si lo que está pensando es mover el brazo en la dirección correcta o no. Finalmente, le quitamos esas ruedas de entrenamiento y le dimos el control total.
Al segundo día de uso, la participante pudo mover el brazo en tres dimensiones por sí misma. Con la práctica, pudo mover cubos y otros objetos alrededor de una mesa e incluso levantar una piedra de dos libras. La mujer continúa trabajando con los investigadores. Recientemente pudo tomar un trozo de chocolate y alimentarse sola, dice Schwartz.
Al igual que una médula espinal, el brazo robótico utilizado en el estudio tiene cierta capacidad para controlar su propio movimiento. Años de estudio en primates sobre cómo la corteza motora coordina los movimientos de las manos ayudaron al equipo a desarrollar la tecnología que podría traducir los pensamientos de los participantes en movimientos más fluidos y naturales, dice Gregoire Courtine , neurocientífico del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana en Suiza.
Cuando los animales se mueven, siguen ciertos conjuntos de reglas, y resulta que podemos captar eso en las señales neuronales que registramos en la corteza motora, dice Schwartz.
El brazo, que fue desarrollado bajo un contrato de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, tiene 17 motores que controlan 26 articulaciones en lo que es el sistema de extremidades artificiales más sofisticado del mundo. El brazo fue diseñado para poder imitar una extremidad humana, dice Michael McLoughlin, gerente de programa de la Proyecto de prótesis modular , que tiene su sede en la Universidad Johns Hopkins en Maryland. El equipo de Johns Hopkins ha construido seis de las extremidades robóticas que utilizan diferentes grupos de investigación en los EE. UU., Dice McLoughlin.
Un próximo paso crucial para el equipo de Pittsburgh será incorporar retroalimentación sensorial en la prótesis. El brazo tiene más de 100 sensores, dice McLoughlin, capaces de detectar vibraciones, presión, temperatura y más. El equipo también está trabajando en el desarrollo de una versión inalámbrica de la interfaz cerebro-máquina para que los participantes no tengan que tener aparatos electrónicos sobresaliendo de sus cabezas.
Los investigadores también esperan reclutar a más participantes para trabajar con la prótesis y continuar mejorando la tecnología para que algún día la rareza del laboratorio pueda traducirse en uso terapéutico, dice Schwartz.