Tecnología de interfaz cerebro-computadora restaura la sensación en la mano de un individuo con lesión de la médula espinal

Un equipo de investigadores de Battelle y el Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio informan que, mediante el uso de la tecnología de interfaz cerebro-computadora, lograron restaurar la sensación en la mano de un individuo con una lesión grave de la médula espinal. Este avance se produce mientras que los investigadores de todo el mundo están trabajando en tecnologías capaces de restaurar la función de los miembros a personas paralizadas por lesiones o enfermedades.

La investigación se publicó en la revista Cell el 23 de abril.

Realimentación sensorial artificial

La nueva tecnología se basa en el uso de señales neurales minúsculas imperceptibles que se amplifican a través de la realimentación sensorial artificial, que se envía de regreso al individuo. Este método resulta en un gran aumento en la función motora.

Patrick Ganzer es el primer autor y un científico de investigación principal en Battelle.

“Estamos tomando eventos de tacto subperceptuales y amplificándolos en percepción consciente”, dice Ganzer. “Cuando hicimos esto, vimos varias mejoras funcionales. Fue un gran momento de eureka cuando restauramos por primera vez el sentido del tacto del participante.”

El participante

El participante era un hombre de 28 años que estuvo involucrado en un accidente de tráfico en 2010, lo que resultó en una lesión grave de la médula espinal. El participante, cuyo nombre es Ian Burkhart, ha estado involucrado en un proyecto llamado NeuroLife desde 2014 con el fin de restaurar la función de su brazo derecho.

El dispositivo recién desarrollado utiliza un sistema de electrodos que se colocan en la piel y un pequeño chip de computadora implantado en la corteza motora. Hay cables que enrutan las señales de movimiento desde el cerebro hasta los músculos, lo que permite que la lesión de la médula espinal se bypassée. Con el dispositivo, Burkhart puede controlar su brazo y completar acciones como levantar una taza de café, deslizar una tarjeta de crédito y jugar videojuegos que requieren el uso de las manos y los brazos.

“Hasta ahora, en ocasiones Ian se ha sentido como si su mano fuera ajena debido a la falta de realimentación sensorial”, dice Ganzer. “También tiene problemas para controlar su mano a menos que esté observando sus movimientos de cerca. Esto requiere mucha concentración y hace que las tareas simples como beber un refresco mientras se ve la televisión sean casi imposibles.”

Cada vez que los investigadores estimulaban su piel, no había sensación, pero una señal neural aún estaba presente en su cerebro. El problema era que la señal neural era tan pequeña que no podía ser percibida. Los investigadores pudieron amplificar la señal de modo que el cerebro fuera capaz de responder.

A través del uso de realimentación háptica, las señales de tacto subperceptuales se enviaron artificialmente de regreso a Burkhart, lo que le permitió percibirlas.

Con el nuevo método, Burkhart pudo detectar cosas solo a través del tacto. Otra innovación fue que el sistema es el primer BCI que permite la restauración del movimiento y el tacto al mismo tiempo, lo que proporciona un mayor sentido de control. Finalmente, el método permite que el sistema BCI detecte la cantidad adecuada de presión para manipular un objeto.

El equipo de investigadores quiere crear un sistema BCI que pueda ser utilizado en el hogar. Actualmente se está desarrollando una manga de próxima generación que contiene electrodos y sensores que podrían ser puestos y quitados. También están trabajando en un sistema capaz de ser controlado por una tableta en lugar de una computadora.

“Ha sido increíble ver las posibilidades de la información sensorial que proviene de un dispositivo que originalmente se creó solo para permitirme controlar mi mano en una dirección de un solo sentido”, dice Burkhart.