Mujer Cuadripléjica Mueve El Brazo Del Robot Con Su Mente

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Según informan los científicos, una mujer cuadripléjica ha probado la prótesis con control mental más avanzada para humanos.

Los investigadores dijeron que una mujer paralizada desde el cuello hacia abajo ahora puede usar un brazo robótico para dar cinco chiflados y ayudarla a comer chocolate, lo que representa lo que puede ser la mano protésica más avanzada desarrollada para humanos.

Aunque los científicos habían trabajado en extremidades robóticas que los monos podían mover con sus mentes, estos nuevos resultados marcan la primera vez que una persona podría manejar las prótesis controladas por el pensamiento mejor que los monos, agregaron los investigadores.

"Este es un salto espectacular hacia una mayor función e independencia para las personas que no pueden mover sus propias armas", dijo el investigador Andrew Schwartz de la Universidad de Pittsburgh. "Esta tecnología, que interpreta las señales cerebrales para guiar un brazo robótico, tiene un enorme potencial que seguimos explorando".

"A medida que avancemos, podríamos encontrar que esto es aplicable a otros tipos de lesión cerebral traumática", dijo a WordsSideKick.com la investigadora Elizabeth Tyler-Kabara de la Universidad de Pittsburgh. "Las poblaciones a las que podemos aplicar esto podrían ser tan amplias como nuestra imaginación".

Las enfermedades genéticas paralizan

La mujer, Jan Scheuermann, madre de dos hijos, una vez organizó exitosas fiestas de planificación empresarial con temas de asesinato y misterio. En 1996, notó que sus piernas parecían arrastrarse detrás de ella, y en dos años, sus piernas y brazos se debilitaron hasta el punto de que necesitaba una silla de ruedas y un asistente para ayudarla a vestirse, comer, bañarse y realizar otras actividades diarias. [Ver fotos de Jan usando la prótesis]

Scheuermann sufre de degeneración espinocerebelosa, una enfermedad genética donde las conexiones entre el cerebro y los músculos se deterioran lentamente. Ahora es tetrapléjica (también llamada cuadripléjica), lo que significa que está paralizada desde el cuello hacia abajo y no puede mover sus brazos o piernas voluntariamente.

"Ni siquiera puedo encogerme de hombros", dijo Scheuermann. "Pero he llegado a la conclusión de que preocuparme por algo lo está experimentando dos veces. Intento detenerme en las cosas buenas que tengo".

Un amigo de Scheuermann señaló un video de 2011 sobre la investigación en la Universidad de Pittsburgh sobre un hombre con tetraplejia, Tim Hemmes, que le permitió mover objetos en una pantalla de computadora y extender un brazo robótico para tocar a su novia.

"Wow, es tan bueno que él puede hacer eso", recordó Scheuermann mientras pensaba en Hemmes. "Desearía poder hacer algo así". Ella hizo que su asistente llamara a los investigadores y dijera: "Soy cuadripléjica. ¡Conéctame, regístrate! ¡Quiero hacer eso!"

Protesis controlada por el cerebro

Los científicos desarrollaron matrices de microelectrodos que conectan las células cerebrales con los circuitos electrónicos: cuadrículas cuadradas de solo 16 milímetros cuadrados con 96 puntos que penetran en la superficie del cerebro en aproximadamente 16 pulgadas de pulgada. Escanearon el cerebro de Scheuermann para determinar exactamente dónde colocar estos dispositivos electrónicos, y en febrero, implantaron los dispositivos en su corteza motora izquierda, la parte del cerebro que controla el movimiento del brazo y la mano derecha. [9 Mejoras Cyborg disponibles en este momento]

el brazo protésico, diseñado por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins (JHU / APL) y financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DARPA).

el brazo protésico, diseñado por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins (JHU / APL) y financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DARPA).

Crédito: DARPA y JHU / APL.

Estos implantes se vincularon a una extremidad robótica que Scheuermann llamó Hector, que es capaz de realizar movimientos de articulaciones y muñecas similares a los de una mano humana.

"El brazo protésico que utilizamos era muy sofisticado, con muchos de los mismos segmentos de brazo y mano que el de su contraparte humana", dijo Schwartz a WordsSideKick.com.

Dos semanas después de la implantación, en el segundo día de entrenamiento con la prótesis, Scheuermann pudo moverla libremente con solo su mente. Dentro de una semana de entrenamiento, ella podía alcanzar y salir, izquierda y derecha, y arriba y abajo usando el brazo.

"Lo que hicimos en la primera semana pensaron que estaríamos estancados durante un mes", dijo Scheuermann.

Scheuermann participó en un programa completo de entrenamiento y pruebas de 13 semanas de duración para controlar la prótesis a lo largo de siete grados de libertad: tipos de movimientos que podrían realizar las articulaciones de la prótesis, como flexionar la muñeca de un lado a otro, moviéndola de lado a lado, y girándolo hacia la derecha y hacia la izquierda. Al venir al laboratorio tres veces por semana, aprendió rápidamente a alcanzar y agarrar bloques, conos y bolas con la prótesis, desarrollando un control fluido y rápido sobre movimientos hábiles casi similares a los de una persona con habilidades normales.

"Definitivamente haría esto de nuevo", dijo Scheuermann a WordsSideKick.com. "Creo que estoy muy bendecido por esto que viene a mi vida".

Alcanzar el chocolate

Scheuermann le había dicho al equipo de investigación: "Voy a alimentarme con chocolate antes de que esto termine". Usando a Héctor, Scheuermann saboreó un poco de chocolate mientras los científicos aplaudían su hazaña. "Un pequeño mordisco para una mujer, una mordida gigante para BCI (interfaces de control cerebral)", dijo Scheuermann.

Al final, Scheuermann podría usar la prótesis para alcanzar objetos, ajustar la apertura de la mano protésica para agarrar objetos de varias formas y tamaños, y moverlos a los lugares deseados. Pudo completar las tareas solicitadas con una tasa de éxito de hasta el 91.6 por ciento, y más de 30 segundos más rápido de lo que lo hizo al inicio del programa.

La velocidad sin precedentes a la que Scheuermann se adaptó a la prótesis se debe en parte a una nueva forma innovadora de conectar el cerebro del participante a la prótesis.Las interfaces cerebro-máquina funcionan al convertir las señales cerebrales en señales de computadora. Los investigadores monitorearon previamente las señales que emiten los cerebros cuando las personas mueven sus brazos, y diseñaron el comportamiento de la prótesis para que coincida con la actividad cerebral de Scheuermann cuando pensó en mover su brazo de la manera más intuitiva posible. [10 hechos extraños sobre el cerebro]

"El resultado es una mano protésica, que se puede mover de forma mucho más precisa y natural que los esfuerzos anteriores", dijo Schwartz.

Las investigaciones futuras podrían tratar de incluir sensores en la prótesis para que los pacientes, por ejemplo, puedan distinguir la diferencia entre el calor y el frío, o las superficies lisas y gruesas. Las prótesis también pueden incorporar tecnología inalámbrica, eliminando la necesidad de conectar cables entre los pacientes y la prótesis.

"Esperamos que esto pueda convertirse en un sistema inalámbrico totalmente implantado que la gente pueda usar en sus hogares sin nuestra supervisión", dijo la investigadora Jennifer Collinger de la Universidad de Pittsburgh y el Sistema de Salud de Pittsburgh VA. "Incluso podría ser posible combinar el control cerebral con un dispositivo que estimula directamente los músculos para restaurar el movimiento de la propia extremidad del individuo".

Actualmente, los implantes están programados para retirarse después de dos meses más de pruebas, porque la FDA aprobó dichas pruebas con el entendimiento de que tenían una duración limitada.

"Podemos y hemos solicitado una extensión, que fue aprobada y estamos evaluando si continuar más allá de la fecha planeada originalmente", dijo Schwartz.

"Este es el viaje de mi vida", dijo Scheuermann. "Esta es la montaña rusa. Esto es paracaidismo. Es simplemente fabuloso, y estoy disfrutando cada segundo".

"Lo que necesitamos son voluntarios", dijo a WordsSideKick.com el investigador Michael Boninger de la Universidad de Pittsburgh. "Lo que necesitamos es financiación".

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 16 de diciembre en la revista The Lancet.


Suplemento De Vídeo: El paciente cuadripléjico que controla un brazo robótico con su mente.




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