En un ensayo clínico en curso, una
mujer paralítica ha sido capaz de alcanzar, y tomarse una bebida por su cuenta
- por primera vez en casi 15 años - mediante el uso de sus pensamientos, para
dirigir un brazo robótico. El estudio, financiado en parte por los Institutos
Nacionales de Salud de los Estados Unidos, está evaluando la seguridad y
viabilidad de un dispositivo de investigación, llamado Sistema de Interfaz
Neuronal BrainGate -un tipo de interfaz cerebro-ordenador - diseñada para poner
a la robótica y otras tecnologías de asistencia bajo el control del cerebro.
El informe, publicado en 'Nature', ha
descrito cómo dos individuos -con parálisis debido a un accidente
cerebrovascular- aprendieron a utilizar el sistema BrainGate para alcanzar y
agarrar objetos con un brazo robótico. El informe pone de relieve el potencial
de uso, a largo plazo, y la durabilidad, del sistema BrainGate -parte del cual
se implanta en el cerebro para captar las señales que subyacen el movimiento
intencional.
Para la mujer que participaba en el
estudio, esta fue la primera vez, desde su accidente cerebrovascular, que pudo
tomar una bebida sin la ayuda de un cuidador. "La sonrisa en su rostro era
notable. Nos alienta que la investigación esté progresando como todos habíamos
esperado", afirma el principal investigador del estudio, Leigh Hochberg,
profesor asociado de Ingeniería en la Universidad Brown, en Providence, y neurólogo
de cuidados intensivos del Hospital General de Massachusetts, en Estados
Unidos.
"Años después de la aparición de
la parálisis, observamos que aún era posible registrar las señales cerebrales
que llevan información multidimensional sobre el movimiento, y que estas señales
se podrían utilizar para mover un dispositivo externo," explica Hochberg,
quien señala que la tecnología está a años de su uso práctico, y que los
participantes en los ensayos utilizaron el sistema BrainGate bajo condiciones
controladas en sus hogares, con un técnico siempre presente.
El sistema BrainGate consta de un
sensor para monitorear las señales del cerebro, y de un software y un hardware
que convierten estas señales en comandos digitales para dispositivos externos.
El sensor es un pequeño cuadrado de silicio, que contiene 100 electrodos,
delgados como un cabello, que pueden registrar la actividad de pequeños grupos
de células cerebrales - éste se implanta en la corteza motora, una parte del
cerebro que dirige el movimiento.
"Esta tecnología ha sido posible
gracias a décadas de investigación sobre cómo el cerebro controla el
movimiento. Ha sido emocionante ver cómo evoluciona la tecnología a partir de
estudios de neurofisiología básica, hasta llegar a los ensayos clínicos, donde
ha creado una promesa significativa para las personas con lesiones y trastornos
cerebrales", afirma Story Landis, director del Instituto Nacional de
Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares. Los investigadores confían
en poder restaurar la función, y mejorar la calidad de vida, de las personas
que hacen frente a amputaciones de las extremidades o a una parálisis, tras una
lesión medular, un ictus apoplético o un trastorno neuromuscular.
El último análisis del ensayo BrainGate
se centró en dos participantes, una mujer de 58 años de edad, y un hombre de 66
años de edad. Ambos individuos son incapaces de hablar o mover sus
extremidades, a causa de derrames cerebrales del tronco cerebral, que tuvieron
lugar hace años - en el caso de la mujer en 1996, y en el del hombre, en 2006.
En el ensayo, los participantes aprendieron a realizar tareas complejas con un
brazo robótico, imaginando los movimientos de los brazos y las manos.
En una de las tareas, se montaron
varios objetos de espuma, en palancas, sobre una mesa, y fueron programados
para aparecer de uno e uno, en diferentes posiciones y alturas. Los
participantes tenían menos de 30 segundos para atrapar cada objeto, mediante el
Sistema de Brazo DEKA -diseñado para funcionar como una prótesis en personas
con amputaciones de brazos. Un participante fue capaz de atrapar objetos un 62
por ciento de las veces y, el otro, un 46 por ciento.
En algunas sesiones, la mujer controló
un brazo (llamado DLR Light-Weight Robot III), más pesado que el brazo DEKA, y
diseñado para ser utilizado como un dispositivo de ayuda externa. La
participante utilizó este brazo, antes que el brazo DEKA, en la tarea de los
objetos de espuma, con una tasa de éxito del 21 por ciento. En otras sesiones,
su tarea fue agarrar una bebida embotellada, llevársela a la boca, y beber de
una pajita -en la que fue capaz de completar cuatro de seis intentos.
"Estamos ante otro gran salto
hacia adelante para controlar los movimientos de un brazo robótico, en el
espacio tridimensional. Nos estamos acercando a la restauración de un cierto
nivel de funcionalidad diaria, para ayudar a las personas con parálisis de las
extremidades", afirma John Donoghue, que lidera el desarrollo de la
tecnología BrainGate, y es el director del Instituto de Ciencias del Cerebro,
de la Universidad de Brown. Donoghue cree que la capacidad de la mujer para
utilizar el sistema BrainGate fue especialmente alentadora, ya que su accidente
cerebrovascular había ocurrido hace casi 15 años, y su sensor fue implantado
hace más de cinco años.
A medida que las pruebas continúan, el
equipo de investigación BrainGate necesita poner a prueba la tecnología en más
personas. Los investigadores buscan crear un sistema que sea estable durante décadas,
inalámbrico, y totalmente automatizado. Por ahora, el sensor - y por lo tanto
el usuario - deben estar conectados mediante cables al resto del sistema. Antes
de cada sesión con los brazos robóticos, el técnico debe realizar un
procedimiento de calibración, que dura 31 minutos, en promedio. Además, son
necesarias mejoras para mejorar la precisión y la velocidad de control.
El objetivo final es el de ayudar a las personas
con parálisis a volver a conectar el cerebro a los miembros paralizados, en vez
de a robots, según afirman los investigadores. En el futuro, el sistema
BrainGate podría ser usado para controlar la estimulación eléctrica funcional
del dispositivo, ofreciendo un estímulo eléctrico a los músculos paralizados.
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