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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