Unas prótesis que parecen naturales:Un brazo prostético controlado mediante el cerebro, que se encuentra bajo desarrollo en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins con fondos de la DARPA, podría permitir a los amputados realizar movimientos mucho más sofisticados.
Fuente: DARPA/JHUAPL/Servicios de Ingeniería HDT
Fuente: DARPA/JHUAPL/Servicios de Ingeniería HDT
BIOMEDICINA
Unas prótesis robóticas que se conectan al cerebro
Los científicos están probando si las señales del cerebro pueden controlar brazos sintéticos sofisticados.
La mayor parte de los brazos robóticos usados actualmente por algunos amputados no son muy prácticos; sólo tienen dos o tres grados de libertad, lo que permite al usuario hacer un solo movimiento a la vez. Además, se controlan mediante un esfuerzo consciente, es decir, que el usuario no puede hacer otra cosa mientras mueve la extremidad.
En los próximos cinco a 10 años, es posible que esté disponible una nueva generación de prótesis de brazo mucho más sofisticadas y realistas, patrocinada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa. Dos prototipos diferentes que se mueven con la destreza de un miembro natural y teóricamente se pueden controlar de una forma igual de intuitiva--mediante las señales eléctricas registradas directamente en el cerebro--están comenzando las pruebas en humanos.
Los resultados iniciales de uno de estos estudios--las primeras pruebas en que un hombre paralítico ha controlado un brazo robótico con múltiples grados de libertad--se presentarán en la conferencia Sociedad para la Neurociencia en noviembre.
Los nuevos diseños disponen de unos 20 grados de movimiento independiente, un salto significativo respecto a las prótesis actuales, y pueden ser operados a través de una variedad de interfaces. Un dispositivo desarrollado por DEKA Research and Development puede ser controlado conscientemente mediante un sistema de palancas en un zapato.
En un enfoque más agresivo, pero también más intuitivo, los amputados se someten a cirugía para trasladar el resto de los nervios de sus extremidades perdidas a los músculos del pecho. Pensar en mover el brazo contracta los músculos del pecho, lo que a su vez mueve la prótesis. Sin embargo, este enfoque sólo funciona en aquellos con suficiente capacidad nerviosa restante, y proporciona un nivel de control limitado. Para aprovechar al máximo la destreza de estas prótesis, y conseguir moverlas como un brazo real, los científicos quieren conseguir que puedan ser controladas mediante señales cerebrales.
"Cuando cogemos un objeto, el cerebro sabe de forma automática que tiene que hacer girar la muñeca y mover los dedos", explica Michael McLoughlin, quien está supervisando el desarrollo de una de estas prótesis en el Laboratorio de Física Aplicada(APL, por sus siglas en inglés) de la Universidad Johns Hopkins. "Queremos crear un miembro diestro y obtener la capacidad de controlarlo de una manera natural, así como un cierto nivel de información táctil."
Durante los últimos cinco años se han estado llevando a cabo pruebas limitadas de los implantes neuronales en pacientes severamente paralizados. Hasta la fecha, aproximadamente cinco personas han sido implantadas con chips y han sido capaces de controlar un cursor en la pantalla de un ordenador, conducir una silla de ruedas, y abrir y cerrar una pinza en un brazo robótico muy simple. Otras pruebas más extensas en primates a los que se les ha implantado un chip cortical muestran que los animales pueden aprender a controlar una prótesis de brazo relativamente simple de forma que les sea útil, usándola para coger y comer un trozo de nube de azúcar.
"El próximo gran paso es preguntar, cuántas dimensiones se puede controlar?" , señalaJohn Donoghue, neurocientífico de la Universidad de Brown, que desarrolla interfaces cerebro-odenador. "Coger un vaso de agua y acercárselo a la boca requiere alrededor de siete grados de libertad. Un brazo entero tiene del orden de 25 grados de libertad." El grupo de Donoghue, que ha supervisado anteriormente pruebas con pacientes con implantes corticales, dispone en este momento de dos voluntarios paralizados probando el brazo de DEKA. Unos investigadores del APL han desarrollado una segunda prótesis de brazo con un repertorio de movimientos posibles aún mayor y ya han solicitado permiso para comenzar los ensayos humanos. Su objetivo es comenzar a implantar a pacientes con lesiones de la médula espinal en el año 2011, en colaboración con científicos de la Universidad de Pittsburgh y del Caltech.
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