Temas de salud

Septiembre de 2018

Conexión de mente y máquina

Ilustración de la mujer despierta en la cama con el marido y el gato

Cuando pierde el uso de una extremidad, hasta las tareas diarias más simples pueden convertirse en un desafío. Los dispositivos de alta tecnología pueden ayudarle a restaurar su independencia. Las nuevas tecnologías permiten incluso conectar la mente a una extremidad artificial. Estas extremidades artificiales se llaman Dispositivos protésicos biónicos.

"Para recuperar parte de esa función perdida, se necesita algún tipo de herramienta de asistencia o tecnología a fin de mejorar la recuperación o de restaurar la capacidad de la anatomía que ya no está presente", explica el Dr. Nick Langhals, quien supervisa la investigación de ingeniería protésica respaldada por los NIH.

Esta investigación, que está evolucionando rápidamente, tiene como objetivo mejorar la vida de las personas mediante la restauración de los movimientos y los sentimientos.

Control protésico

Los dispositivos protésicos tradicionales utilizan un arnés impulsado por el cuerpo para controlar un dispositivo manual. Estos son fáciles de usar. Con un encogimiento de hombros, se abre la mano el gancho protésico. Al aflojar el hombro, la prótesis se cierra. A través de la sensación de la tensión del cable en los hombros, usted sabe si la prótesis está abierta o cerrada sin mirarla.

No es tan fácil aprender a utilizar las manos motorizadas más nuevas. Para cerrar el dispositivo, debe contraer los músculos restantes del brazo. Un sensor eléctrico colocado sobre esos músculos detecta la contracción e indica a la mano que se cierre. Dado que los músculos originales que controlaban la mano se han ido, los músculos restantes deben volver a entrenarse. Aprender a abrir y cerrar una mano protésica de esta manera lleva algún tiempo. Y aún necesita mirar el dispositivo para saber qué está haciendo.

Para que las manos motorizadas sean más intuitivas, los investigadores están desarrollando formas de detectar las señales eléctricas en su cerebro y nervios para ayudar a controlar las prótesis biónicas avanzadas. Esto puede hacerse de muchas maneras, por ejemplo, implantando pequeños sensores en las partes del cerebro que controlan el movimiento, o uniendo pequeños electrodos a los nervios amputados. En ambos casos, los pacientes simplemente piensan en mover sus manos, y las computadoras lo traducen en los movimientos de una mano protésica biónica.

Comunicación bidireccional

Para recuperar la sensación de plenitud, una persona con una extremidad biónica necesita hacer algo más que simplemente controlar el dispositivo. También necesita "sentir" lo que está haciendo. Los nuevos dispositivos biónicos pueden enviar sensaciones desde el dispositivo al cerebro. Esto permite que una persona con un dispositivo biónico sienta que está usando su propia extremidad.

"Lo más importante de la investigación que estamos haciendo es esta sensación de integridad", explica el Dr. Paul Marasco, investigador de ingeniería biomédica de la Clínica Cleveland.

Una forma de ayudar a una persona para que sienta su mano protésica es mover los nervios sensoriales restantes de la mano amputada a la piel de la parte superior del brazo. Luego, puede usar pequeños robots para presionar sobre la piel del brazo superior cuando la mano esté tocando algo.

El equipo de Marasco ideó un sistema similar para restaurar también la sensación de movimiento. La mano biónica envía señales a un sistema de control computarizado fuera del cuerpo. Luego, la computadora le dice a un pequeño robot, que lleva puesto en el brazo, que envíe vibraciones al músculo del brazo. Estas vibraciones profundas en el músculo crean una ilusión de movimiento que indica al cerebro cuando se cierra o se abre la mano.

El equipo de Marasco probó este sistema de retroalimentación con varias personas que tenían una mano protésica. Los participantes del estudio pudieron operar la mano biónica y saber en qué posición estaba tan bien como con su mano natural. Con este sistema de retroalimentación, no hacía falta que miraran la mano biónica para saber si estaba abierta o cerrada, o si estaba buscando un objeto.

"Engañamos a sus cerebros al hacerles creer que la prótesis es realmente parte de su cuerpo", explica Marasco. Este avance aprovecha directamente la forma en que el cerebro detecta el movimiento, lo que ayuda a mejorar la comunicación bidireccional entre el dispositivo protésico y la mente.

Robots para usar

Los equipos de investigación también están tratando de ayudar a las personas que han perdido el uso de las piernas. Al usar un dispositivo robótico llamado exoesqueleto, algunas personas con parálisis de las piernas han podido recuperar la capacidad de caminar.

Un grupo dirigido por el Dr. Thomas Bulea, ingeniero biomédico del Centro Clínico de los NIH, creó un exoesqueleto portátil para niños con parálisis cerebral. La parálisis cerebral es un trastorno a nivel cerebral que hace que sea difícil pararse, mantener el equilibrio y caminar. El exoesqueleto motorizado y robótico cambia la forma en que los niños caminan al ayudarles a enderezar las rodillas en los puntos clave durante el ciclo de caminata. Si bien el exoesqueleto puede facilitar el caminar, los niños deben ser capaces de recorrer al menos distancias pequeñas para usarlo.

"El objetivo final es que una persona realmente use esto fuera de nuestro laboratorio, o incluso fuera del entorno clínico", explica Bulea. "Para ello, debe tener un sistema de control realmente robusto que asegure que el robot se comporte de forma adecuada en todos los tipos de entornos".

El equipo ahora está desarrollando el software para que el dispositivo robótico se pueda utilizar para esquivar baches en el terreno y otras condiciones del mundo real.

Encontrar el dispositivo correcto

"Lo que intento enfatizar es que hay muchas opciones de herramientas y tecnologías a nuestra disposición para tratar de ayudar a las personas, y que deben explorarlas y considerar adoptarlas", explica Langhals.

Muchos tipos de dispositivos protésicos están en desarrollo. Si desea encontrar un estudio clínico que le ayude a evaluar uno, puede buscarlo en clinicaltrials.gov, una base de datos de estudios respaldados por los NIH y otros estudios realizados en todo el mundo.

Si está interesado en participar de un estudio, consulte con su médico sobre los posibles riesgos y los beneficios. Utilice la casilla Consulte a su médico para hacer preguntas.

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Bionic Movements

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Definiciones

  • Dispositivos protésicos
    Dispositivos que reemplazan una parte del cuerpo.
  • Nervios
    Tejidos especiales que transportan señales entre su cerebro y otras partes de su cuerpo.
  • Electrodos
    Herramientas que se utilizan para transportar electricidad hacia o desde diferentes partes del cuerpo.
Actualizada en Noviembre de 2018