Bioingenieros mejoran la operación de un brazo robótico controlado por el cerebro

Cuando una persona opera un brazo prostético, especialmente una tecnología controlada por la mente, se vuelve extremadamente difícil tener un control motor completo para hacer cosas como tocar o agarrar.

Un equipo de bioingenieros del Laboratorio de Ingeniería Neural de Rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh ha detallado en un nuevo artículo de Science cómo la estimulación cerebral que evoca sensaciones táctiles puede hacer que sea más fácil para un usuario operar un brazo robótico controlado por el cerebro.

El tiempo de agarre y transferencia se reduce a la mitad

El equipo realizó un experimento que demostró que suplementar la visión con percepción táctil artificial redujo a la mitad el tiempo que se necesitaba para agarrar y transferir objetos. El tiempo mediano de 20,9 segundos se redujo a 10,2 segundos.

Jennifer Collinger es coautora sénior y profesora asociada de doctorado en el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh.

“En cierto sentido, esto es lo que esperábamos que sucediera, pero quizás no en el grado en que lo observamos”, dijo Collinger. “La retroalimentación sensorial de las extremidades y las manos es enormemente importante para hacer cosas normales en nuestra vida diaria, y cuando esa retroalimentación falta, el rendimiento de las personas se ve afectado”.

El participante del estudio

El participante del estudio fue Nathan Copeland, quien se convirtió en la primera persona en tener arreglos de electrodos diminutos implantados no solo en la corteza motora de su cerebro, sino también en su corteza somatosensorial, que es un área del cerebro que procesa la información sensorial del cuerpo.

Los arreglos le permitieron controlar los brazos robóticos con su mente y recibir retroalimentación sensorial táctil, que es similar a cómo funcionan los circuitos neuronales.

“Ya estaba extremadamente familiarizado con las sensaciones generadas por la estimulación y realizar la tarea sin estimulación. Aunque la sensación no es ‘natural’ – se siente como presión y un ligero hormigueo – nunca me molestó”, dijo Copeland. “No hubo realmente ningún punto en el que me sintiera como si la estimulación fuera algo a lo que tuviera que acostumbrarme. Realizar la tarea mientras recibía la estimulación simplemente se unió como la mantequilla de maní y la jalea”.

Copeland estuvo involucrado en un accidente de coche que le dejó con un uso limitado de sus brazos, por lo que se inscribió en un ensayo clínico de prueba de la interfaz de computadora-cerebro de microelectrodos sensorimotora (BCI). Fue implantado con cuatro arreglos de microelectrodos que fueron desarrollados por Blackrock Microsystems.

El operador de la BCI pasó por una serie de pruebas que requirieron recoger y transferir varios objetos de una mesa a una plataforma elevada. La retroalimentación táctil se proporcionó a través de la estimulación eléctrica, lo que permitió al participante completar las tareas dos veces más rápido en comparación con la falta de estimulación.

Robert Gaunt es coautor sénior y profesor asociado de doctorado en el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh.

“No queríamos limitar la tarea al eliminar el componente visual de la percepción”, dijo Gaunt. “Cuando se restaura incluso una sensación limitada e imperfecta, el rendimiento de la persona se mejora de manera significativa. Todavía tenemos un largo camino por recorrer en términos de hacer que las sensaciones sean más realistas y llevar esta tecnología a los hogares de las personas, pero cuanto más cerca podamos acercarnos a recrear las entradas normales al cerebro, mejor será”.