Crean brazo robótico controlado por la mente y con sentido del tacto

Investigadores en Estados Unidos publicaron un estudio en la revista Science sobre la primera interfaz cerebro computadora del mundo, que permitió a un voluntario con parálisis desde el pecho hacia abajo, controlar un brazo robótico a distancia usando apenas la mente, y sentir cómo sus dedos toman un objeto como si fuera su propia mano.

El equipo dice que su trabajo demuestra que agregar sentido del tacto mejora drásticamente la funcionalidad de las prótesis para cuadripléjicos, en comparación con tener que depender solo de señales visuales.

"Soy el primer ser humano en el mundo en tener implantes en la corteza sensorial que pueden usar para estimular mi cerebro directamente", dijo Nathan Copeland, de 34 años.

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Un implante hasta ahora para pocos

En 2004, Copeland sufrió un accidente automovilístico que lo dejó con una lesión grave en la médula espinal y sin poder usar sus manos y piernas. 

Se ofreció como voluntario para participar en una investigación científica y hace seis años se sometió a una operación importante para que le implantaran pequeños electrodos en el cerebro.

Dos juegos de 88 electrodos del ancho de una hebra de cabello están dispuestos en "matrices" que se asemejan a pequeños cepillos para el cabello y penetran profundamente en la corteza motora del cerebro, la cual se encarga de dirigir el movimiento.

Menos de 30 personas en el mundo tienen este tipo de implantes, explicó el coautor principal del estudio, Rob Gaunt, profesor asistente en el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh.

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Lo que es único en Copeland es un conjunto adicional de electrodos que están conectados a su corteza somatosensorial, que recibe y procesa sensaciones.

"Cuando agarramos objetos, usamos este sentido del tacto de manera muy natural para mejorar nuestra capacidad de control", explicó Gaunt.

El equipo desarrolló una interfaz que es "bidireccional", lo que significa que no solo puede "leer" instrucciones del cerebro y enviarlas a la extremidad artificial, sino que también puede "escribir" sensaciones desde el dispositivo y transmitirlas.

La idea de enviar una retroalimentación táctil a la corteza somatosensorial se remonta a décadas, pero hacerlo de forma controlada y comprensible para los circuitos del cerebro fue todo un desafío.

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Así fueron las pruebas

Después de operar a Copeland para instalarle los electrodos, el equipo contuvo la respiración. "Nadie sabía qué esperar porque esto únicamente se había practicado en monos y no se le puede preguntar a un mono cómo siente algo", precisó Copeland.

Luego, llegó el momento de la gran verdad, cuando intentaron enviar la primera señal táctil. La sensación "fue realmente leve", recordó. Entonces, les pidió que lo intentarán de nuevo, para asegurarse de que era real, a lo que añadió, "siento como si una sensación viniera de mi mano real". 

Antes de que la interfaz pudiera ponerse en funcionamiento con el brazo robótico, los científicos tuvieron que realizar una serie de pruebas con Copeland.

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Primero, necesitaban saber qué electrodos causaban determinada sensación cuando se activaban y con qué dedos estaban asociados, para así poder configurar la mano robótica correctamente.

También le hicieron ver videos del brazo robótico moviéndose hacia la izquierda o hacia la derecha y grabaron los electrodos que se encendieron cuando le pidieron que "pensara" que era él quien ejercía control sobre ellos.

Finalmente llegó el momento de probarlo en la práctica, Copeland se sentó junto al brazo robótico, de color negro metálico, y entonces se le pidió que cogiera una serie de objetos pequeños como piedras y esferas para colocarlos luego en una caja, con los sensores táctiles encendidos y apagados.

Pudo completar cada tarea en promedio dos veces más rápido cuando los sensores estaban activos, e incluso pudo desarrollar tareas más complejas como tomar un vaso y verter su contenido en otro.

"La sensación me dio esa seguridad y confianza al saber que definitivamente tenía un buen agarre del objeto y podía levantarlo", declaró Copeland.

Lo que viene con la prótesis

El equipo quiere perfeccionar aún más las prótesis porque "no solo queremos hacer experimentos científicos en el laboratorio, queremos construir dispositivos que sean útiles para las personas en sus hogares", agregó Gaunt. 

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Copeland instaló su interfaz cerebro computadora en casa cuando la pandemia de covid-19 obligó a cerrar la universidad, y ha usado su tiempo de inactividad para aprender a dibujar en una tableta e incluso jugar videojuegos.

Lo hace usando su mente para enviar señales directamente a la computadora, en lugar de usar su brazo para presionar botones. "Es como un acto reflejo para mí ahora", subrayó.