Investigadores de la Clínica Cleveland han diseñado un nuevo brazo biónico que restaura los comportamientos naturales en pacientes con amputaciones de miembros superiores. La tecnología es la primera de su tipo, y la investigación fue publicada en ciencia robótica.
El equipo de investigación internacional combinó tres funciones importantes en el sistema biónico: control motor intuitivo, cinestesia táctil y de agarre. La última de las tres es la sensación de abrir y cerrar la mano.
El equipo, que fue dirigido por la Clínica Cleveland, también incluyó investigadores de la Universidad de Alberta y la Universidad de New Brunswick.
Paul Marasco, Ph.D, es investigador principal y profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto de Investigación Lerner de la Clínica Cleveland.
“Modificamos una prótesis estándar de cuidado con este complejo sistema biónico que permite a los usuarios mover su brazo protésico de manera más intuitiva y sentir sensaciones de tacto y movimiento al mismo tiempo”, dijo el Dr. Marasco. “Estos hallazgos son un paso importante para proporcionar a las personas con amputación una restauración completa de la función natural del brazo”.
El sistema biónico
El sistema recientemente desarrollado es el primero en probar las tres funciones sensoriales y motoras al mismo tiempo en una interfaz neural-máquina en un brazo protésico. La interfaz neural-máquina puede conectarse con los nervios de las extremidades del usuario y permite a los pacientes enviar impulsos nerviosos desde el cerebro a la prótesis. También pueden recibir información física del entorno, que puede enviarse de regreso a su cerebro a través de sus nervios.
El brazo artificial tiene retroalimentación y control bidireccional, y esto es lo que permite a los usuarios realizar ciertas tareas a la par que las personas sin discapacidad.
El Dr. Marasco lidera el Laboratorio de Integración Biónica.
“Quizás lo que más nos entusiasmó saber fue que hicieron juicios, decisiones y calcularon y corrigieron sus errores como una persona sin una amputación”, dijo el Dr. Marasco. “Con la nueva extremidad biónica, la gente se comportaba como si tuviera una mano natural. Normalmente, estos comportamientos cerebrales son muy diferentes entre las personas con y sin prótesis en las extremidades superiores”.
Prueba del brazo biónico
El brazo biónico se probó en dos participantes del estudio con amputaciones de miembros superiores. Los individuos se habían sometido previamente a una reinervación sensorial y motora dirigida, que redirige los nervios amputados a la piel y los músculos restantes para establecer una interfaz neural-máquina.
Los investigadores ahora deben ampliar el trabajo ya que el tamaño del estudio fue muy pequeño.
Los participantes usaron la prótesis avanzada mientras realizaban tareas que reflejaban comportamientos básicos o aquellas que requieren la funcionalidad de la mano y el brazo. Luego, los investigadores evaluaron el desempeño a través de herramientas de evaluación avanzadas y descubrieron que las estrategias cerebrales y de comportamiento de los participantes cambiaron. Estaban entonces a la par de los de un individuo sin amputación.
Los participantes pudieron llevar a cabo comportamientos sin tener que mirar la prótesis y pudieron corregir errores de manera más efectiva.
“Durante la última década o dos, los avances en prótesis han ayudado a los usuarios a lograr una mejor funcionalidad y manejar la vida diaria por su cuenta”, dijo el Dr. Marasco. “Por primera vez, las personas con amputaciones de extremidades superiores ahora pueden volver a ‘pensar’ como una persona sin discapacidad, lo que ofrece a los usuarios de prótesis nuevos niveles de reintegración perfecta a la vida diaria”.