Un equipo de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Utah, en Estados Unidos, liderado por el profesor asociado Gregory Clark, ha desarrollado un brazo protésico motorizado que puede sentir el tacto y moverse con el pensamiento. Han conseguido que el “Brazo LUKE” (llamado así por la mano robótica que Luke Skywalker llevaba en ‘El Imperio Contraataca’) imite a una mano humana que siente los objetos enviando las señales apropiadas al cerebro, según publican en ‘Science Robotics’.
“Cambiamos cómo enviamos esa información al cerebro para que coincida con el cuerpo humano y, al hacerlo, pudimos ver mejores beneficios. Estamos creando señales más realistas biológicamente”, explica el estudiante de doctorado en ingeniería biomédica Jacob George.
Eso significa que un amputado que usa el brazo protésico puede sentir el tacto de algo blando o duro, entender mejor cómo levantarlo y realizar tareas delicadas que de otra manera serían imposibles con una prótesis estándar con ganchos de metal o garras para en lugar de manos.
“Casi me hace llorar. Fue realmente increíble. Nunca pensé que podría sentir de esa manera otra vez”, recuerda Keven Walgamott, quien perdió su mano izquierda y parte de su brazo en un accidente eléctrico hace 17 años.
Walgamott, un agente de bienes raíces de West Valley City, en Utah, y uno de los siete sujetos de prueba de la Universidad de Utah, fue capaz de arrancar uvas sin triturarlas, recoger un huevo sin romperlo y sostener la mano de su esposa con una sensación en los dedos similar a la de una extremidad real.
“Una de las primeras cosas que quería hacer era ponerse el anillo de matrimonio. Es difícil de hacer con una mano –rememora Clark–. Fue muy conmovedor”. Y todo ello se consiguió a través de una serie compleja de cálculos matemáticos y modelos.
El brazo LUKE ha precisado un desarrollo de unos 15 años. Está hecho principalmente de motores metálicos y piezas con una “piel” de silicona transparente en la mano, alimentado por una batería externa y conectado a una computadora. Fue desarrollado por DEKA Research & Development Corp., una compañía con sede en New Hampshire fundada por el inventor de Segway, Dean Kamen.
Mientras tanto, el equipo de la Universidad de Utah ha estado desarrollando un sistema que permite que el brazo protésico toque los nervios del portador, que son como cables biológicos que envían señales al brazo para moverse. Lo hace gracias a un inventor de la Universidad de Utah, especialista en ingeniería biomédica, el profesor Richard A. Normann, quien creó la matriz de electrodos inclinados (Array).
El Array es un conjunto de 100 microelectrodos y cables que se implantan en los nervios del amputado en el antebrazo y se conectan a un ordenador fuera del cuerpo. La matriz interpreta las señales de los nervios del brazo y la computadora las traduce a señales digitales que le dicen al brazo que se mueva.
Pero también funciona a la inversa. Para realizar tareas como recoger objetos, se requiere algo más que el cerebro que le dice a la mano que se mueva. La mano protésica también debe aprender a “sentir” el objeto para saber cuánta presión ejercer, ya que no puede darse cuenta de eso simplemente mirándolo.
Primero, el brazo protésico tiene sensores en su mano que envían señales a los nervios a través de la matriz para imitar la sensación que tiene la mano al agarrar algo. Pero igualmente importante es cómo se envían esas señales. Implica comprender cómo su cerebro trata con las transiciones en la información cuando toca algo por primera vez. Al primer contacto de un objeto, una ráfaga de impulsos recorre los nervios del cerebro y luego disminuye. Recrear esto fue un gran paso.
“El simple hecho de proporcionar sensación es un gran problema, pero la forma en que envías esa información también es sumamente importante, y si la haces más realista desde el punto de vista biológico, el cerebro la entenderá mejor y el rendimiento de esta sensación también será mejor”, dice Clark.
Para lograr eso, el equipo utilizó cálculos matemáticos junto con impulsos registrados del brazo de un primate para crear un modelo aproximado de cómo los humanos reciben estos diferentes patrones de señal. Ese modelo fue luego implementado en el sistema de brazos LUKE.
Además de crear un prototipo del brazo LUKE con sentido del tacto, el equipo en general ya está desarrollando una versión que es completamente portátil y no necesita ser conectada a una computadora fuera del cuerpo. En su lugar, todo estaría conectado de forma inalámbrica, dando al usuario una total libertad.
Clark señala que la matriz de electrodos inclinados de Utah también es capaz de enviar señales al cerebro sobre algo más que el sentido del tacto, como el dolor y la temperatura, aunque el documento aborda principalmente el contacto. Y mientras que su trabajo actualmente solo involucra a amputados que perdieron sus extremidades por debajo del codo, donde se encuentran los músculos para mover la mano, Clark dice que su investigación también podría aplicarse a aquellos que perdieron sus brazos sobre el codo.
Clark espera que en 2020 o 2021, tres sujetos de prueba puedan llevar el brazo a casa para su uso, en espera de la aprobación reglamentaria federal.
La investigación ha involucrado a numerosas instituciones, como el Departamento de Neurocirugía, el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de la Universidad de Utah y el Departamento de Ortopedia, el Departamento de Biología y Anatomía del Organismo de la Universidad de Chicago, el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Clínica Cleveland y las empresas de neurotecnología de Utah Ripple Neuro LLC y Blackrock Microsystems, y está financiadz por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa y la Fundación Nacional de Ciencia.
Fuente: infosalus.com