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Biotecnología

Un chip cerebral ayuda a personas tetrapléjicas a mover un brazo robótico

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Es el primer estudio que demuestra que los chips implantados en el cerebro pueden ayudar a personas con parálisis a realizar tareas complejas.

  • por Susan Young | traducido por Lía Moya (Opinno)
  • 18 Mayo, 2012

Una paciente con parálisis a la que se le ha implantado un chip en el cerebro ha sido capaz de usar un brazo robótico para alcanzar y coger una botella con café, acercársela lo suficiente a la cara como para poder beber con una pajita y luego volver a colocar la botella en la mesa.

A esta paciente tratrapléjica se le había colocado un implante cerebral electrónico que sirve para dirigir un brazo robótico con el que alcanzar y coger objetos (ver vídeo). Un estudio publicado este miércoles en la revista Nature demuestra que las personas que tienen un chip como este implantado pueden usar estos aparatos para llevar a cabo tareas tridimensionales complejas que pueden resultarles útiles en el día a día. Es más, los electrodos implantados pueden registrar señales neuronales durante un periodo de hasta cinco años, más tiempo del que se esperaba. En estudios anteriores, los pacientes con implantes cerebrales pudieron mover un cursor sobre una pantalla, pero no llevar a cabo movimientos complejos con objetos del mundo tangible.

Estos resultados son la última noticia del equipo dirigido por John Donoghue, neurocientífico de la Universidad de Brown (EE.UU.). Donoghue y sus colaboradores ya informaron en 2006 de que pacientes con parálisis causada por lesiones medulares podían usar interfaces cerebro-máquina para dirigir el movimiento de cursores en una pantalla y llevar a cabo sencillos movimientos con una mano robótica, abriéndola y cerrándola. Ahora los investigadores han demostrado que una interfaz cerebro-máquina puede dirigir tareas más complicadas. “La gente no solo es capaz de controlar un cursor, sino aparatos realmente complejos como un brazo robótico capaz de realizar las mismas funciones que nuestro propio brazo”, afirma Donoghue.

El implante cerebral es un pequeño sensor de cuatro milímetros de lado (“del tamaño de una aspirina infantil”, explica Donoghue) con 96 electrodos que salen como pelitos de uno de los lados. El aparato se coloca sobre la superficie del cerebro y los electrodos penetran un milímetro en la zona del córtex motor que controla el brazo. El implante registra los impulsos de decenas de neuronas. La intención de movimiento del paciente genera estos impulsos, que a continuación se transmiten a un ordenador que transforma los patrones de actividad eléctrica en órdenes que controlan un brazo robótico.

“Lo llamativo de este estudio es que demuestra, por primera vez en pacientes humanos, que puedes usar estas señales para controlar un robot importante para llevar a cabo actividades cotidianas”, sostiene Andrew Jackson, neurocientífico de la Universidad de Newcastle (Reino Unido). Los investigadores afirman que las mejoras en los algoritmos usados para registrar los patrones de actividad cerebral e interpretarlos fueron la clave para conseguir este avance.

El objetivo de este ensayo clínico piloto es desarrollar tecnologías capaces de devolver la capacidad de comunicación y movimiento y dotar de independencia a personas con enfermedades o lesiones neurológicas. Por el momento, siete pacientes se han sumado al ensayo. Los dos participantes en este último estudio habían sufrido alguna forma de infarto del tronco encefálico que los había dejado sin la capacidad de hablar ni de mover las extremidades. En el momento en que se llevó a cabo el estudio, uno de los pacientes llevaba el implante desde hacía cinco meses y el otro desde hacía más de cinco años.

La longevidad de los implantes demuestra que el aparato puede recoger señales utilizables del cerebro durante años, un punto que tenía preocupados a quienes trabajan en este campo. “Cuando introduces algo en el cerebro, hay una reacción a la presencia de dicho objeto”, explica Donoghue. Los electrodos pueden dañar o desplazar células y el cerebro puede crear tejido cicatricial alrededor de ellos. Pero “no parece que la reacción de cerebro sea una barrera para seguir recogiendo datos”, según Donoghue.

A pesar de todo, la señal se deterioró con el tiempo. “Aunque siguen registrando señales cinco años después de introducir el sensor, las señales no son estables de un día para otro”, afirma Jackson. Este investigador señala que el tejido gelatinoso del cerebro se mueve dentro de nuestro cráneo y que un implante rígido y fijo puede obligar al cerebro a deformarse en torno a él. “Si las señales cambian día a día, ¿el paciente tendría que recalibrar el sistema diariamente?”

Por ahora el implante necesita ir enchufado a un sistema externo, pero los investigadores de la Universidad de Brown e investigadores de Blackrock Microsystems en Utah (EE.UU.), empresa que fabrica los implantes, están trabajando en versiones inalámbricas que se están probando en animales. Donoghue espera que los implantes acaben por producir una estimulación eléctrica de los propios músculos del paciente, superando la necesidad de un brazo robótico. Este tipo de experimentos han dado resultados prometedores en primates no humanos (por ejemplo, este estudio reciente de la Universidad Northwestern (EE.UU.).

Biotecnología

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