miércoles, 16 de mayo de 2012

Brazo robot controlado por la mente

Una paciente paralizada equipado con un chip implantado el cerebro ha sido capaz de usar un brazo robótico para alcanzar y recoger una botella de café, ponerlo lo suficientemente cerca de su rostro para que pudiera beber de una pajita, y luego colocar la botella en la mesa.

La paciente tetrapléjica fue equipada con un implante electrónico en el cerebro que puede manejar un brazo robótico para alcanzar y agarrar objetos. Un estudio publicado hoy en la revista Nature muestra que las personas con los chips en el cerebro pueden utilizar los dispositivos para realizar complejas tareas que podrían ser útiles en la vida cotidiana. Por otra parte, los electrodos implantados pueden grabar señales neuronales hasta durante cinco años lo cual es mas de lo que se había sospechado. En estudios anteriores, los pacientes con implantes en el cerebro han sido capaces de mover un cursor en una pantalla, pero no realizar movimientos complejos con los objetos del mundo real.


Los resultados son las últimas novedades de un equipo dirigido por John Donoghue, un neurocientífico de la Universidad de Brown. Donoghue y sus colaboradores había informado en 2006 que los pacientes paralizados por lesiones en la médula espinal podrían utilizar interfaces cerebro-máquina para impulsar el movimiento de los cursores en una pantalla y hacer sencillos movimientos de abrir y cerrar con una mano robótica. Ahora los investigadores han demostrado que una interfaz cerebro-máquina puede dirigir las tareas más complicadas. "No sólo las personas pueden controlar un cursor de ordenador, ahora puede controlar dispositivos muy complejos, como un brazo robótico que puede llevar a cabo las funciones que nuestro propio brazo puede hacer", dijo Donoghue.

El implante en el cerebro es  pequeño, de unos cuatro milímetros en cada lado, cuenta con 96 electrodos similares a cabellos que se extienden desde los lados. El dispositivo se encuentra en la superficie del cerebro, y los electrodos penetran en la corteza motora de la región del brazo a una profundidad de un milímetro. El implante registra los impulsos de docenas de neuronas. La intención de un paciente de moverse genera estos impulsos, que se transmiten a un ordenador que traduce los patrones de actividad eléctrica en los comandos que pueden controlar un brazo robótico.

"Lo que me llama la atención acerca de este estudio es que se aplica por primera vez en pacientes humanos, que puede utilizar estas señales para controlar un robot de gran importancia para las actividades de la vida diaria de un paciente", dice Andrew Jackson, un neurocientífico la Universidad de Newcastle. Los investigadores dicen que las mejoras algorítmicas que recogen los patrones de actividad en el cerebro y la interpretación de los patrones fueron la clave para el avance.

El objetivo del ensayo clínico piloto es desarrollar tecnologías que pueden restaurar la capacidad de comunicarse y moverse para dar autonomía a las personas con enfermedades neurológicas o lesiones. Hasta el momento, siete pacientes se han inscrito en el ensayo. Los dos participantes en este último trabajo, sufrieron derrames cerebrales, que los dejaron sin poder hablar ni mover sus extremidades. En el momento del estudio, un paciente tuvo el implante durante cinco meses, y el otro por más de cinco años.

La longevidad de los implantes demuestra que el dispositivo puede captar señales utilizables por el cerebro durante años, un punto de preocupación en el campo. "Cuando pones algo en el cerebro, hay una reacción a la presencia de ese dispositivo", afirma Donoghue. Las células se dañan o se desplaza por los electrodos, y el cerebro puede formar tejido cicatrizal alrededor de ellos. Sin embargo, "no parece que la reacción del cerebro es una barrera para la grabación", afirma Donoghue.

Aún así, la señal se deteriora con el tiempo. "A pesar de que son señales de grabación de cinco años las señales no son tan estables hoy en día", dice Jackson. Se señala que el tejido gelatinoso del cerebro se mueve dentro de nuestro cráneo, y un implante rígido, fijo puede forzar al cerebro para deformarse a su alrededor. "¿Si las señales están cambiando día a día, se puede volver a calibrar sistema?".




Por ahora, el implante debe ser conectado a una instalación externa, pero los investigadores de Brown y los investigadores en Blackrock Microsystems en Utah (quienes fabrica los implantes) están trabajando en versiones inalámbricas que se están probando en animales. Donoghue espera que los implantes con el tiempo puedan conducir a la estimulación eléctrica de los músculos del propio paciente, evitando la necesidad de brazos robóticos. Estos experimentos han demostrado ser prometedores en primates.

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