CIENCIA

El nuevo brazo biónico permite a los amputados sentir el tacto y se adapta a las prótesis existentes

Hemos recorrido un largo, largo camino desde los ganchos y las patas de clavija: los científicos del Instituto de Investigación Lerner en la Clínica Cleveland han desarrollado brazos biónicos que pueden interactuar directamente con las neuronas motoras y sensoriales de los amputados, lo que brinda un grado de control y control verdaderamente sin precedentes. fidelidad sensorial. Aún mejor, lo hicieron con hardware disponible comercialmente adaptado a prótesis existentes. Eso es importante en un campo donde los nuevos desarrollos tecnológicos a menudo van acompañados de grandes aumentos de precios para prótesis que ya son caras.

El uso de componentes COTS (comercialmente disponibles listos para usar) simplifica los problemas relacionados con el costo y la disponibilidad, pero crea sus propios problemas. Tratar de obtener buenas estadísticas de DEX con un brazo protésico electromecánico convencional es como jugar QWOP o Hand Simulator. Es un problema de control hipotéticamente manejable que se convierte en un trabajo real cuando intenta hacerlo a velocidades más rápidas. (Para aquellos de ustedes que no han jugado QWOP o Hand Simulator, estos son juegos en los que luchando administrar el esquema de control crea gran parte de la dificultad del juego).

Imagine que tiene que usar el esquema de control del Simulador de mano para controlar el movimiento de su propio brazo y mano, pero en lugar de sostener el controlador con las dos manos, debe ejecutarlo con un codo. Requiere pensamiento y atención conscientes, y requiere que la persona aprenda una forma completamente nueva y diferente de coordinar los movimientos de su nueva mano QWOP. Mejor que nada, por mucho, pero definitivamente también hay margen de mejora.

Cuando se amputa una extremidad, los axones de las neuronas sensoriales y motoras de la persona se cortan, pero sus partes aguas arriba todavía están allí y los nervios no se “desconectan” del cerebro. Esta es una de las razones por las que algunos amputados experimentan dolor en el miembro fantasma. También es la razón por la que la terapia del espejo funciona para algunas de esas personas.

Los investigadores de este estudio instalaron sensores de fuerza listos para usar en una prótesis compatible con un procedimiento quirúrgico conocido como “reinervación dirigida”. En la reinnevación dirigida, los cirujanos toman los extremos cortados de las neuronas sensoriales o motoras existentes del paciente que habrían gobernado la extremidad faltante y los conectan a los axones de las neuronas sensoriales de sacrificio que sirven en lugares intactos de la piel del paciente, o músculos intactos en otras partes del cuerpo. cuerpo del paciente. Esto crea manchas en la piel que el cerebro cree que pertenecen a las partes faltantes del miembro amputado del paciente.

La creación de estos puntos implica una compensación porque los científicos esencialmente están desconectando una neurona y conectando otra del mismo tipo. Las señales que corresponden a las sensaciones en los dedos, la mano y la muñeca de una persona se transfieren al parche de piel, mientras que la persona también pierde una pequeña cantidad de su entrada / fidelidad original en la misma área física. En general, esto se considera una compensación que vale la pena porque el beneficio de poder controlar una extremidad artificial con algo como la retroalimentación directa es mucho más útil que un antebrazo ligeramente más sensible.

La tecnología COTS detrás del brazo biónico es sencilla. Con los nervios motores y sensoriales reconectados y curados, el equipo colocó un electrodo de escucha en la neurona motora y puso un timbre tactor (como los de los trajes hápticos de realidad virtual) contra el nuevo parche sensorial para brindar retroalimentación táctil. Cuando los participantes se movieron para agarrar objetos, el grado de apertura o cierre de la mano en el brazo biónico se informó en parte mediante el uso de una cosa llamada cable Bowden, que traduce mecánicamente el movimiento lineal en movimiento de rotación.

Para cuantificar exactamente cuánta mejora produjo su construcción, los investigadores probaron las prótesis para la discriminación de detalles al hacer que los participantes pesquen dentro de un contenedor para sacar objetos con la rigidez táctil correcta (piense en béisbol versus pelota de estrés versus puf de ducha). Los participantes de la prueba usaron gafas protectoras esmeriladas y audífonos a prueba de ruido para evitar que usen otras señales externas para determinar qué objeto estaban sosteniendo.

Los dos participantes del ensayo recuperaron distintos niveles de funcionalidad, en parte debido a la naturaleza de sus amputaciones. Pero después de ser equipado con el nuevo brazo biónico, a un paciente le fue lo suficientemente bien en los índices de destreza de agarre como para clasificarse en la cohorte “sin discapacidad” en las pruebas mecánicas de función de las extremidades. Esto no significa que la extremidad artificial se haya comportado de forma idéntica a la de un brazo o mano humana. Pero en este caso específico, el individuo en cuestión fue capaz de elegir con precisión objetos de la firmeza adecuada para no mezclarlos con un montón de distractores. También fue capaz de tomar una caja de pasta con la cantidad adecuada de fuerza y ​​luego mirar dónde tenía la intención de dejarla en lugar de seguir la mano artificial con los ojos en todo momento. Esto hace que la experiencia de movimiento sea mucho más fluida e intuitiva: más fluidez, menos QWOP.

La interconexión del sistema nervioso humano con componentes artificiales es la definición misma de un cyborg, y los brazos biónicos con retroalimentación cinestésica gracias a la reinervación quirúrgica del sitio de la interfaz son un gran ejemplo de cómo los aumentos de robots pueden ayudar a las personas en la vida real. Pero si bien estos biónicos modernizados ya son factibles para los simples mortales de hoy, los cyborgs de la vida real con importantes implantes, à la Neuromante o La matriz, son un duro impulso para los científicos en este momento. La viabilidad de “cablear” cualquier cosa en el sistema nervioso depende en cierto modo de si su diseño rompe la piel o no.

Si un objeto interno puede curarse y dejar que la piel se cierre sobre sí misma, eso es más fácil para la respuesta inflamatoria del cuerpo; Los implantes transdérmicos también tienen un mayor riesgo de ser golpeados durante la vida diaria. Es más probable que las prótesis removibles o los aumentos funcionen más como lo que hemos visto aquí: los electrodos de contacto o los cargadores inductivos / magnéticos presentan menos riesgo que las bandejas SIM transdérmicas insertadas quirúrgicamente y los aumentos de la cronología distópica de William Gibson. Hasta que llegue esa versión del futuro, avances incrementales como este pueden devolver algo de normalidad a la vida de los amputados, un toque delicado a la vez.

Publicaciones relacionadas

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Botón volver arriba
Cerrar
Cerrar