Una mano artificial con sentimiento real

Una nueva interfaz nerviosa le da un sentido del tacto a una prótesis. 18 de febrero de 2014





La mano de Igor Spetic estaba en un puño cuando fue cortada por un martillo de forja hace tres años mientras fabricaba una pieza de chorro de aluminio en su trabajo. Durante meses después, sintió un miembro fantasma todavía apretado y latiendo de dolor. Algunos días se sentía igual que cuando se lesionaba, recuerda.

Igor Spetic perdió la mano en un accidente laboral. Ahora es una de las primeras personas en recuperar sensaciones de dedos realistas gracias a las interfaces nerviosas (abajo) implantadas en el brazo.

Pronto consiguió una prótesis. Pero para personas amputadas como Spetic, estas son más herramientas que extremidades. Debido a que las prótesis no pueden transmitir sensaciones, las personas que las usan no pueden sentir cuando se han caído o aplastado algo. Ahora Spetic, de 48 años, está recuperando parte de su sensación a través de electrodos que han sido conectados a los nervios residuales en su brazo. Spetic es una de las dos personas en un juicio inicial que lo lleva desde su casa en Madison, Ohio, al Centro Médico de Asuntos de Veteranos de Cleveland. En un laboratorio del sótano, su mano protésica está equipada con sensores de fuerza que están conectados a 20 cables que sobresalen de la parte superior del brazo derecho. Estos conducen a tres interfaces implantadas quirúrgicamente, de siete milímetros de largo, con hasta ocho electrodos cada uno encerrados en un polímero, que rodean tres nervios principales en el antebrazo de Spetic.



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Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 2014

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Sobre una mesa, una caja blanca anodina de componentes electrónicos personalizados hace un trabajo crucial: traducir la información de los sensores de la prótesis de Spetic en una serie de pulsos eléctricos que las interfaces pueden traducir en sensaciones. Esta tecnología lleva 20 años en desarrollo, dice el líder del ensayo, Dustin Tyler, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad Case Western Reserve y experto en interfaces neuronales.

Izquierda: para evaluar su retroalimentación sensorial, toma bloques que se sostienen a la mesa con imanes.

Derecha: Con la sensación recuperada, puede recoger cerezas y quitar tallos el 93 por ciento del tiempo sin triturarlas, incluso con los ojos vendados.



En febrero, los implantes habían estado colocados y se habían desempeñado bien en las pruebas durante más de un año y medio. El grupo de Tyler, basándose en años de investigación en neurociencia sobre los mecanismos de señalización que subyacen a la sensación, ha desarrollado una biblioteca de patrones de pulsos eléctricos para enviar a los nervios del brazo, variados en fuerza y ​​sincronización. Spetic dice que estos diferentes patrones de estímulo producen sensaciones distintas y realistas en 20 puntos de su mano y dedos protésicos. Las sensaciones incluyen presionar un cojinete de bolas, presionar la punta de un bolígrafo, rozar una bola de algodón y tocar papel de lija, dice. Un efecto secundario sorprendente: el primer día de las pruebas, dice Spetic, su puño fantasma se sintió abierto y, después de varios meses, el dolor fantasma había desaparecido en un 95 por ciento.

En este día, Spetic se enfrenta a un desafío simple: ver si puede sentir un bloque de espuma. Se pone una venda en los ojos y unos auriculares con cancelación de ruido (para asegurarse de que solo depende de su sentido del tacto), y luego un posdoctorado sostiene el bloque dentro de su mano protésica bien abierta y le da unos golpecitos en el hombro. Spetic cierra su prótesis, una tarea que es posible gracias a las interfaces comerciales existentes para los músculos residuales del brazo, e informa el momento en que toca el bloque: éxito.

Si bien los resultados son prometedores, la investigación que involucra implantes quirúrgicos requiere mucho tiempo. Es probable que la finalización del estudio piloto, el perfeccionamiento de los métodos de estimulación y el lanzamiento de ensayos clínicos completos demoren 10 años. Tyler también está terminando el desarrollo de un dispositivo electrónico implantable para enviar estímulos, por lo que no es solo en un banco de un laboratorio, sino que finalmente llega a la casa, dice. Y está trabajando con fabricantes de prótesis para integrar sensores de fuerza y ​​tecnología de procesamiento de fuerza directamente en futuras versiones de los dispositivos.



Izquierda: las cajas de control envían señales a los electrodos que rodean los nervios en el brazo de Spetic, produciendo sensaciones de tacto.

Derecha: este dispositivo podría eventualmente implantarse en su brazo, reemplazando el equipo de laboratorio para enviar señales. Los sensores de fuerza y ​​la tecnología de procesamiento podrían integrarse en futuros dispositivos protésicos.

Las interfaces nerviosas se implantan en el brazo.

Cuando terminan las pruebas y se desconecta el equipo, la visita sensorial de Spetic con su mano perdida termina abruptamente. Dice que es una bendición conocer a estas personas y ser parte de esto. Pero no puede evitar pensar con nostalgia sobre lo que le deparará el futuro. Sería bueno saber que puedo tomar un objeto sin tener que mirarlo, o puedo tomar la mano de mi esposa y caminar por la calle, sabiendo que la tengo agarrada, dice, mientras se pone el abrigo y comienza de regreso a casa. Quizás todo esto ayude a la próxima persona.

Ver video: Restaurar el sentido del tacto en amputados



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