MADRID, 17 Ene. (EUROPA PRESS) -
Dos nuevos artículos del Centro médico de la Universidad de Chicago (Estados Unidos) documentan el progreso en la tecnología neuroprotésica que permite a las personas sentir la forma y el movimiento de los objetos que se mueven sobre la "piel" de una mano biónica.
"La mayoría de las personas no se dan cuenta de la frecuencia con la que dependen del tacto en lugar de la vista: al escribir, caminar, al levantar un vaso de agua endeble", reflexiona Charles Greenspon, neurocientífico de la Universidad de Chicago. "Si no puedes sentir, tienes que estar constantemente pendiente de tu mano mientras haces cualquier cosa, y aun así corres el riesgo de derramar, aplastar o dejar caer objetos".
Greenspon y sus colaboradores de investigación publicaron recientemente artículos en 'Nature Biomedical Engineering' y en 'Science' que documentan un importante progreso en una tecnología diseñada para abordar precisamente este problema: la estimulación eléctrica directa y cuidadosamente cronometrada del cerebro que puede recrear la retroalimentación táctil para dar una "sensación" matizada a las manos protésicas.
Estos nuevos estudios se basan en años de colaboración entre científicos e ingenieros de la Universidad de Chicago, la Universidad de Pittsburgh, la Universidad Northwestern, la Universidad Case Western Reserve y Blackrock Neurotech (todas en Estados Unidos). Juntos están diseñando, construyendo, implementando y perfeccionando interfaces cerebro-computadora (BCI) y brazos protésicos robóticos destinados a restaurar tanto el control motor como la sensibilidad en personas que han perdido una función significativa de las extremidades.
El método de los investigadores para la sensación protésica consiste en colocar diminutos conjuntos de electrodos en las partes del cerebro responsables de mover y sentir la mano. Por un lado, un participante puede mover un brazo robótico simplemente pensando en el movimiento y, por el otro lado, los sensores de esa extremidad robótica pueden activar pulsos de actividad eléctrica llamados microestimulación intracortical (ICMS) en la parte del cerebro dedicada al tacto.
Durante aproximadamente una década, explica Greenspon, esta estimulación del centro táctil sólo podía proporcionar una simple sensación de contacto en diferentes lugares de la mano. "Podríamos evocar la sensación de que estabas tocando algo, pero en su mayoría era solo una señal de encendido y apagado, y a menudo era bastante débil y difícil determinar en qué parte de la mano se producía el contacto", comenta.Los resultados recién publicados marcan hitos importantes para superar estas limitaciones.
En el primer estudio, publicado en 'Nature Biomedical Engineering', Greenspon y sus colegas se centraron en garantizar que las sensaciones táctiles evocadas eléctricamente sean estables, localizadas con precisión y lo suficientemente fuertes como para ser útiles para las tareas cotidianas.
Al aplicar pulsos cortos a electrodos individuales en los centros táctiles de los participantes y pedirles que informaran dónde y con qué intensidad sentían cada sensación, los investigadores crearon "mapas" detallados de áreas cerebrales que correspondían a partes específicas de la mano. Las pruebas revelaron que cuando se estimulan juntos dos electrodos muy próximos entre sí, los participantes sienten un tacto más fuerte y claro, lo que puede mejorar su capacidad para localizar y medir la presión en la parte correcta de la mano.
Desde un punto de vista práctico, cualquier dispositivo clínico debería ser lo suficientemente estable para que el paciente pueda confiar en él en su vida cotidiana. Un electrodo que cambia continuamente su "ubicación de contacto" o produce sensaciones inconsistentes sería frustrante y requeriría una recalibración frecuente. En cambio, la consistencia a largo plazo que reveló este estudio podría permitir a los usuarios de prótesis desarrollar confianza en su control motor y sentido del tacto, de forma similar a como lo harían con sus extremidades naturales.
El artículo complementario de 'Science' fue un paso más allá para hacer que el tacto artificial fuera aún más inmersivo e intuitivo. El proyecto fue dirigido por el primer autor, el doctor Giacomo Valle, un ex becario postdoctoral en la Universidad de Chicago que ahora continúa su investigación sobre biónica en la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia.
"Dos electrodos uno al lado del otro en el cerebro no crean sensaciones que 'cubran' la mano en pequeños parches ordenados con correspondencia uno a uno; en cambio, las ubicaciones sensoriales se superponen", explica Greenspon, quien compartió la autoría principal de este artículo con Bensmaia.
Los investigadores decidieron probar si podían utilizar esta naturaleza superpuesta para crear sensaciones que permitieran a los usuarios sentir los límites de un objeto o el movimiento de algo deslizándose por su piel. Después de identificar pares o grupos de electrodos cuyas "zonas de contacto" se superponían, los científicos los activaron en patrones cuidadosamente orquestados para generar sensaciones que progresaran a lo largo del mapa sensorial.
Estos avances ayudan a acercar la retroalimentación biónica a las capacidades precisas, complejas y adaptativas del tacto natural, allanando el camino para prótesis que permiten un manejo seguro de objetos cotidianos y respuestas a estímulos cambiantes.
Los investigadores esperan que a medida que los diseños de electrodos y los métodos quirúrgicos continúen mejorando, la cobertura de la mano será aún más fina, lo que permitirá una respuesta más realista. Greenspon enfatiza que la motivación detrás de este trabajo es mejorar la independencia y la calidad de vida de las personas que viven con pérdida de extremidades o parálisis.
El método también es prometedor para personas con otros tipos de pérdida sensorial. De hecho, el grupo también ha colaborado con cirujanos y obstetras de la Universidad de Chicago en el Proyecto de Senos Biónicos , cuyo objetivo es producir un dispositivo implantable que pueda restaurar el sentido del tacto después de una mastectomía.
