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Evan Dougherty | University of Michigan Engineering

Biotecnología

Un implante con IA logra que personas amputadas controlen una mano protésica

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Gracias al aprendizaje automático, los investigadores pudieron amplificar las señales nerviosas periféricas  hasta un nivel de milivoltios y traducirlas en los movimientos que ejecuta la prótesis. Los voluntarios pudieron controlar sus dedos por separado y girar los pulgares para agarrar objetos

  • por Charlotte Jee | traducido por Ana Milutinovic
  • 09 Marzo, 2020

Los investigadores llevan al menos una década trabajando para hacer realidad las prótesis por control mental. En teoría, una mano artificial que las personas amputadas pudieran controlar con la mente podría devolverles la capacidad de llevar a cabo todo tipo de tareas diarias y mejorar bastante su calidad de vida.

Sin embargo, hasta ahora los científicos se han topado con una barrera importante: no han podido acceder a señales nerviosas suficientemente fuertes o estables para influir en la extremidad biónica. Aunque es posible obtener este tipo de señal mediante una interfaz cerebro-máquina, el procedimiento de implantación es invasivo y costoso. Y las señales nerviosas transmitidas por los nervios periféricos que se extienden desde el cerebro y la médula espinal son demasiado pequeñas. 

Ahora, un nuevo implante ha logrado sortear el problema utilizando aprendizaje automático para amplificar las señales. El estudio, publicado recientemente en Science Translational Medicine, demuestra que funcionó en cuatro personas amputadas durante casi un año. Les dio un buen control de sus manos protésicas y les permitió recoger unos pequeños cubos de juego, agarrar objetos como latas de refresco y jugar a piedra, papel, tijera.

Es la primera vez que una investigación logra registrar señales nerviosas con una intensidad de milivoltios, mucho más alta que la de cualquier estudio previo. La fuerza de estas señales permitió a los investigadores entrenar algoritmos para traducirlas en movimientos. El profesor de biomecánica en la Universidad de Michigan (EE. UU.), Paul Cederna, quien dirigió el estudio, afirma: "La primera vez que lo pusimos en marcha, funcionó de inmediato. No había ninguna brecha entre el pensamiento y el movimiento".

El procedimiento para el implante requiere que uno de los nervios periféricos de la persona amputada sea cortado y cosido al músculo. A medida que la zona cicatriza, va desarrollando nervios y vasos sanguíneos durante tres meses. Luego los electrodos se implantan electrodos dicha zona, lo que permite registrar una señal nerviosa y pasarla a la mano protésica en tiempo real. Las señales se convierten en movimientos mediante algoritmos de aprendizaje automático (los mismos que se utilizan para las interfaces cerebro-máquina).

Las personas amputadas con mano protésica pudieron controlar por separado cada uno de sus dedos y girar los pulgares, independientemente de cuándo perdieron su extremidad. Sus señales nerviosas se registraron durante unos minutos para calibrar los algoritmos a sus señales individuales, pero después de eso, cada implante funcionó de inmediato y no hizo falta recalibrarlos durante los 300 días que duró la prueba, explica la profesora asociada de ingeniería biomédica de la Universidad de Michigan. Y codirectora del estudio, Cynthia Chestek.

De momento, la investigación no es más que una prueba de concepto, por lo que se requieren más estudios para validar los resultados. Los investigadores están reclutando a más personas amputadas para un ensayo clínico en curso, financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EE. UU. (DARPA, por sus siglas en inglés) y los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.

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