Control mental: Jan Scheuermann maneja una extremidad robótica con sus pensamientos, que son registrados por electrodos en su cerebro y después interpretados por un ordenador.
Una mujer que está paralizada del cuello para abajo ha recuperado la capacidad de contactar e interactuar con el mundo que la rodea gracias a la interfaz cerebro-computador para operar un brazo robótico más avanzada creada hasta la fecha.
En febrero de este año los cirujanos la implantaron dos chips electrónicos cuadrados de cuatro milímetros de lado en el córtex motor, la región del cerebro que inicia los movimientos. Cada chip posee 96 electrodos y está conectado a través del cráneo mediante un cable con un ordenador que traduce sus pensamientos en señales para el brazo robótico. El trabajo, llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Pittsburgh (Estados Unidos) se presenta en el último número de la revista The Lancet.
Esta investigación es el último avance que demuestra cómo la tecnología de interfaz controlada por el cerebro puede devolver algo de movimiento a los tetrapléjicos. En mayo de este año, investigadores de la Universidad de Brown (EE.UU.) describieron cómo un paciente paralítico era capaz de usar una extremidad robótica para llevar a cabo tareas básicas como tomar un café (ver “Un chip cerebral ayuda a personas tetrapléjicas a mover un brazo robótico”). La participante en el nuevo estudio tiene el doble de electrodos en el cerebro que la mujer del estudio de Brown y puede llevar a cabo movimientos de la mano más complejos con su extremidad robótica.
“Estamos reproduciendo un movimiento más natural y realista del brazo y la mano”, afirma Andrew Schwartz, neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh y el autor decano del estudio.
Sin embargo, algunos expertos avisan de que es difícil sacar conclusiones sobre el potencial de la tecnología de un único caso.
Miguel Nicolelis, investigador en interfaces cerebro-máquina de la Universidad de Duke (EE.UU.) señala que registrar los impulsos de un número mayor de neuronas permite mejorar la precisión y la complejidad de los movimientos de los aparatos conectados. Sin embargo, asegura que es difícil saber de cuántas neuronas estaba registrando información el equipo de Pittsburgh. “Presentan poca documentación sobre la señal del cerebro”, afirma Nicolelis sobre el artículo de The Lancet que describe el trabajo. “Sería fantástico si hubieran llegado a las 200 neuronas, pero parece que no existe documentación al respecto”, afirma.
El estudio de The Lancet describe el progreso de la mujer manejando el brazo robótico a lo largo de 13 semanas. Después de implantarle los electrodos en el cerebro, empezó a entrenar observando el brazo moverse e imaginando que lo estaba controlando. Durante todo este tiempo el ordenador recogía la actividad neuronal en su córtex motor y esta información se usaba para convertir mejor sus intenciones en movimientos del brazo robótico. “A continuación pasamos a darle algo de control” explica Jennifer Collinger, ingeniera biomédica de la Universidad de Pittsburgh y autora principal del estudio. “Eso genera un bucle de retroalimentación: ella ve si lo que piensa mueve el brazo en la dirección correcta o no. Finalmente quitamos esos “ruedines” de entrenamiento y la dimos el control total”.
En el segundo día de uso, la paciente ya era capaz de mover el brazo en tres dimensiones ella sola. Con la práctica fue capaz de mover cubos y otros objetos sobre una mesa e incluso coger una piedra de un kilo. La mujer sigue trabajando con los investigadores. Hace poco fue capaz de agarrar un trozo de chocolate y comérselo, explica Schwartz.
Como una médula espinal, el brazo robótico usado por el estudio tiene cierta capacidad para controlar su propio movimiento. Años de estudios con primates sobre cómo el córtex motor coordina los movimientos de la mano han ayudado al equipo a desarrollar la tecnología capaz de traducir los pensamientos de la participante en movimientos más “fluidos y naturales”, explica Grégoire Courtine, neurocientífico del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (Suiza).
“Cuando los animales se mueven, siguen ciertas reglas, y resulta que podemos interpretarlas en las señales neuronales que registramos del córtex motor”, sostiene Schwartz.
El brazo, que ha sido desarrollado en el marco de un contrato de la Agencia de Defensa para Proyectos de Investigación Avanzados (DARPA, en Estados Unidos), tiene 17 motores que controlan 26 articulaciones en el sistema de extremidad artificial más sofisticado del mundo. “El brazo se ha diseñado para que imite al brazo humano”, afirma Michael McLoughlin, director de programa para el proyecto de Prótesis Modular, cuya sede se encuentra en la Universidad Johns Hopkins de Maryland (EE.UU.). El equipo de la Johns Hopkins ha construido seis de los brazos robóticos que están usando distintos grupos de investigación en el país, afirma McLoughlin.
El próximo paso clave para el equipo de Pittsburgh será incorporar retroalimentación sensorial en la prótesis. El brazo tiene más de 100 sensores -según explica McLoughlin- capaces de detectar vibraciones, presión, temperatura y más cosas. El equipo también está trabajando en desarrollar una versión inalámbrica de la interfaz cerebro-máquina para que los participantes no tengan que tener aparatos electrónicos saliendo de su cabeza.
Los investigadores también esperan poder reclutar a más participantes para que trabajen con la prótesis, además de seguir mejorando la tecnología para que un día esta “rareza de laboratorio pueda tener un uso terapéutico”, concluye Schwartz.