Ingenieros crean un brazo biónico que restaura comportamientos naturales en pacientes

Los investigadores de la Clínica Cleveland han diseñado un nuevo brazo biónico que restaura comportamientos naturales en pacientes con amputaciones de extremidades superiores. La tecnología es de su tipo y el estudio se publicó en Science Robotics.

El equipo de investigación internacional combinó tres funciones importantes en el sistema biónico: control motor intuitivo, kinestesia del tacto y la presión. La última de las tres es la sensación de abrir y cerrar la mano.

El equipo, liderado por la Clínica Cleveland, también incluyó a investigadores de la Universidad de Alberta y la Universidad de New Brunswick.

Paul Marasco, Ph.D, es el investigador principal y profesor asociado en el Instituto de Investigación de Ingeniería Biomédica de la Clínica Cleveland Lerner.

“Modificamos un prótesis de cuidado estándar 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 hacia la restauración completa de la función natural del brazo en personas con amputaciones”.

El Sistema Biónico

El sistema recién 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 la extremidad del usuario, y permite a los pacientes enviar impulsos nerviosos desde el cerebro hasta el brazo protésico. También pueden recibir información física del entorno, que se puede enviar de regreso al cerebro a través de los nervios.

El brazo artificial tiene una retroalimentación y control bidireccionales, y esto es lo que permite a los usuarios realizar ciertas tareas al mismo nivel que las personas no discapacitadas.

El Dr. Marasco lidera el Laboratorio de Integración Biónica.

“Quizás lo que más nos emocionó descubrir fue que tomaron decisiones, juicios y calcularon y corrigieron sus errores como una persona sin amputación”, dijo el Dr. Marasco. “Con el nuevo miembro biónico, las personas se comportaron como si tuvieran una mano natural. Normalmente, estos comportamientos cerebrales son muy diferentes entre personas con y sin prótesis de extremidades superiores”.

Probando el Brazo Biónico

El brazo biónico se probó en dos participantes en el estudio con amputaciones de extremidades superiores. Los individuos habían sometido previamente a una reinnervación 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 su trabajo, ya que el tamaño del estudio fue muy pequeño.

Los participantes usaron el prótesis avanzado mientras realizaban tareas que reflejaban comportamientos básicos, o aquellos que requieren funcionalidad de mano y brazo. Los investigadores evaluaron el desempeño a través de herramientas de evaluación avanzadas y encontraron que las estrategias cerebrales y de comportamiento de los participantes cambiaron. Estaban entonces al mismo nivel que las de una persona sin amputación.

Los participantes pudieron realizar comportamientos sin tener que mirar el prótesis, y pudieron corregir errores de manera más efectiva.

“En la última década o dos, los avances en prótesis han ayudado a los usuarios a lograr una mejor funcionalidad y a manejar la vida diaria por sí mismos”, dijo el Dr. Marasco. “Por primera vez, las personas con amputaciones de extremidades superiores pueden volver a ‘pensar’ como una persona con capacidad, lo que ofrece a los usuarios de prótesis nuevos niveles de reintegración sin problemas a la vida diaria”.