¿Cómo es la vida con un brazo protésico controlado por la mente?
Por primera vez, los amputados pueden experimentar sensaciones táctiles en la prótesis controlada por la mente que utilizan en la vida cotidiana. Un estudio publicado en el New England Journal of Medicine cuenta la historia de tres pacientes suecos que llevan varios años viviendo con esta nueva tecnología, una de las interfaces hombre-máquina mejor integradas del mundo.
Este avance es único:
Los pacientes llevan hasta siete años utilizando la prótesis controlada por la mente en su vida cotidiana. En los últimos años, también han encontrado una novedad: el sentido del tacto en la mano protésica. Se trata de un nuevo concepto de extremidades artificiales, llamadas prótesis neuromusculoesqueléticas porque están conectadas a los nervios, los músculos y el esqueleto del usuario.
La investigación ha sido dirigida por Max Ortiz-Catalán, profesor asociado de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en colaboración con el Hospital Universitario de Sahalgren, la Universidad de Gotemburgo e Integrum AB de Gotemburgo (Suecia). También participan en la investigación científicos de la Universidad Médica de Viena (Austria) y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (Estados Unidos).
Declaraciones de Ortiz-Catalán.
«Nuestro estudio demuestra que una mano protésica unida al hueso y controlada por electrodos implantados en nervios y músculos puede funcionar con mucha más precisión que las manos protésicas convencionales. Estamos mejorando aún más el uso de las prótesis al integrar la retroalimentación táctil, que ayuda a los pacientes a estimar la fuerza con la que deben agarrar o apretar un objeto. Con el tiempo, la capacidad de los pacientes para percibir pequeños cambios en la intensidad de las sensaciones ha mejorado».
«La contribución más importante de este estudio es demostrar que esta nueva prótesis es un reemplazo clínicamente factible para la mano que falta. Nuestros resultados son el fruto de muchos años de trabajo y ahora podemos presentar por fin la primera mano protésica biónica que puede ser controlada de forma fiable por electrodos implantados y que proporciona al usuario sensaciones en la vida cotidiana»,
Los pacientes
Desde que recibieron la prótesis, los pacientes la utilizan a diario en todas sus actividades laborales y personales.
El nuevo concepto de prótesis neuromusculoesquelética es único porque ofrece varias funciones diferentes que no se han presentado juntas en ninguna otra tecnología protésica del mundo:
Está directamente conectada a los nervios, los músculos y el esqueleto del cuerpo humano.
Está controlado por la mente y transmite sensaciones que el usuario percibe como sensaciones del brazo perdido.
Es autónoma; toda la electrónica necesaria está contenida en la prótesis, por lo que los pacientes no necesitan llevar dispositivos adicionales ni baterías.
Es segura y estable a largo plazo; la tecnología es utilizada por los pacientes en sus actividades cotidianas sin interrupción ni supervisión por parte de los investigadores y no se limita a entornos cerrados o controlados.
La parte más novedosa de la tecnología, a sensación táctil.
Es posible gracias a la estimulación de los nervios que estaban asociados a la mano biológica antes de la amputación. Los sensores de fuerza situados en el pulgar de la prótesis miden el contacto y la presión ejercida sobre el objeto al sujetarlo. Esta información se transmite a los nervios del paciente, que conducen al cerebro. Esto permite a los pacientes percibir cuándo están tocando un objeto, cuáles son sus propiedades y la fuerza que están aplicando sobre él, lo cual es fundamental para imitar una mano biológica.
«Actualmente, los sensores no son una barrera para restaurar la sensibilidad», dice Ortiz-Catalán. «El reto es crear interfaces neuronales que puedan transferir sin problemas grandes cantidades de información recopilada artificialmente al sistema nervioso para que el usuario pueda percibir las sensaciones de forma natural y sin esfuerzo”.
Cómo funciona la tecnología
El sistema de implantación de la mano protésica se llama e-OPRA y se basa en el sistema de implantación OPRA desarrollado por Integrum AB. El sistema de implante conecta la prótesis al esqueleto en el muñón del miembro amputado mediante un proceso llamado osteointegración (osseo = hueso). Se implantan electrodos en los músculos y nervios del miembro amputado y el sistema e-OPRA envía señales en ambas direcciones entre la prótesis y el cerebro, como si fuera una mano biológica.
La prótesis es controlada por la conciencia a través de las señales eléctricas de los músculos y nervios enviadas por el muñón de la mano y recogidas por los electrodos. Las señales se transmiten a un implante que penetra en la piel y se conecta a la prótesis. A continuación, las señales son interpretadas por un sistema de control integrado desarrollado por los investigadores. El sistema de control es lo suficientemente pequeño como para caber dentro de la prótesis y procesa las señales mediante sofisticados algoritmos de inteligencia artificial que dan lugar a señales de control para los movimientos de la prótesis.
Las sensaciones táctiles se perciben mediante sensores de fuerza en el pulgar protésico. El sistema de control de la prótesis convierte las señales de los sensores en señales eléctricas que se envían para estimular un nervio en el muñón de la mano. El nervio conduce al cerebro, que detecta la fuerza de la presión sobre la mano.
El implante neuromusculoesquelético puede acoplarse a cualquier mano protésica disponible en el mercado, lo que permite un funcionamiento más eficaz.
Cómo se percibe la sensación artificial
Las personas que han perdido un brazo o una pierna a menudo experimentan sensaciones fantasmas, como si la parte del cuerpo que falta siguiera existiendo, aunque no esté físicamente presente. Cuando los sensores de fuerza de la prótesis del pulgar responden, los pacientes del estudio sienten la sensación procedente de su mano fantasma. La posición exacta de la mano fantasma variaba de un paciente a otro, dependiendo de los nervios del muñón que recibían las señales. El nivel más bajo de presión era comparable a tocar la piel con la punta de un lápiz. A medida que aumenta la presión, la sensación se hace más fuerte y más «eléctrica».
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