Un mono con un brazo paralizado es capaz de agarrar una pelota, gracias a un novedoso sistema diseñado para traducir las señales cerebrales en movimientos musculares complejos en tiempo real. La investigación, presentada en la conferencia Society for Neuroscience en Chicago esta semana, podría algún día permitir a las personas con daños en la espina dorsal controlar sus propios miembros.
“Este es un gran salto adelante—muestran a un mono con la capacidad de contraer su mano artificialmente y recoger una pelota,” afirma Krishna Shenoy, neurocientífica en la Universidad de Stanford. “Creo que es la primera demostración en la que un sistema de estimulación eléctrica controlado a nivel cortical lleva a cabo una tarea que finalmente podría ser útil para un paciente humano.”
Aunque las lesiones en la espina dorsal evitan que las señales eléctricas del cerebro lleguen a los músculos, la gente que resulta paralizada por estas lesiones a menudo tienen nervios y músculos intactos en sus miembros. Una técnica llamada estimulación eléctrica funcional (FES, en sus siglas en inglés), mediante la cual unos electrodos implantados distribuyen una corriente eléctrica para provocar contracciones musculares, proporciona un método para reconectar este ciclo.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE.UU. (FDA) ya ha aprobado dispositivos capaces de restaurar la función de la mano y el control de la vejiga en algunos pacientes con parálisis. Los pacientes utilizan los movimientos musculares residuales para controlar estos sistemas—un sistema que funciona bien para algunas aplicaciones pero limita la complejidad de movimiento que se puede llevar a cabo. Por ejemplo, los dispositivos FES permiten a las personas encoger un hombro para provocar un movimiento de agarre con la mano, aunque no pueden controlar la firmeza del agarre.
En la actualidad, y al unir la tecnología FES con los implantes cerebrales, los científicos están intentando crear un sistema más intuitivo para controlar los miembros paralizados, de tal forma que con pensar en mover un brazo o agarrar algo con la mano se traduciría automáticamente en el patrón de actividad eléctrica necesario para llevar a cabo ese movimiento. “Es mucho más natural, y si eres capaz de decodificar la actividad en un número suficiente de músculos, podrías mover varias articulaciones al mismo tiempo,” afirma Robert Kirsch, neurocientífico en la Universidad Case Western Reserve, en Cleveland, Ohio. El movimiento normal de la mano y el brazo lleva consigo el movimiento fluido de varias articulaciones, en vez del número limitado de movimientos que es posible efectuar actualmente.
Christian Ethier, investigador en el laboratorio del neurocientífico Lee Miller en la Universidad de Northwestern, en Chicago, ha hecho una demostración de los primeros pasos hacia este tipo de sistema en monos. Los investigadores proporcionaron a cada mono anestesia local para bloquear temporalmente la función de los nervios flexores en el brazo. Los animales tenían cables implantados en los brazos para distribuir estímulos eléctricos a los músculos, de forma parecida a lo que harían los nervios, y una serie de electrodos implantados en el cerebro para registrar la actividad cerebral proveniente de la corteza cerebral motora.
En primer lugar los monos fueron entrenados para que recogieran una pelota y la pusieran en un agujero, ganando un premio si lo hacían bien. Utilizando la actividad cerebral registrada durante esta tarea, los científicos desarrollaron unos algoritmos de decodificación especializados capaces de traducir las actividad cerebral vinculada al movimiento de los distintos músculos en estímulos eléctricos para cada uno de los cinco músculos flexores en el brazo en tiempo real, y que permiten que el mono cierre la mano. “Podemos predecir lo que el mono está intentando hacer con sus músculos y estimular los músculos en función de ello, lo que esencialmente le da al mono un control voluntario a través del ordenador, en vez de a través de sus nervios,” afirma Miller.
Las pruebas con humanos puede que no estén tan lejos. Los implantes corticales ya se han puesto a prueba en pacientes humanos. Kirsch desde el Case Western presentó una investigación en la conferencia mediante la que se mostraba que un paciente paralizado con implantes corticales podía controlar un sofisticado modelo informático de un brazo. Kirsch y Miller aún no tienen un calendario específico para colocar los dos sistemas—el implante cortical y el implante FES—juntos en humanos, aunque Miller afirma que sería técnicamente realizable en un año. Sin embargo, quieren esperar hasta que los científicos hayan desarrollado una versión inalámbrica y totalmente implantable del implante cortical, que en la actualidad está bajo desarrollo en la Universidad Brown. Los implantes actuales tienen unos cables sobresalientes que incrementan el riesgo de infección y limitan la movilidad del paciente.
Las investigaciones previas han demostrado que los pacientes con este tipo de implantes pueden controlar un cursor informático y hacer algunos movimientos con un brazo robótico. Aunque este tipo de investigación es de gran interés para aquellos cuyos miembros han sido amputados, la nueva investigación también se puede aplicar a pacientes con lesiones de espina dorsal. “Mucha gente preferiría tener el brazo reanimado de algún modo,” afirma Shenoy. “Este es un gran paso adelante para ese tipo de pacientes.”
Fuente: Technology Review
“Este es un gran salto adelante—muestran a un mono con la capacidad de contraer su mano artificialmente y recoger una pelota,” afirma Krishna Shenoy, neurocientífica en la Universidad de Stanford. “Creo que es la primera demostración en la que un sistema de estimulación eléctrica controlado a nivel cortical lleva a cabo una tarea que finalmente podría ser útil para un paciente humano.”
Aunque las lesiones en la espina dorsal evitan que las señales eléctricas del cerebro lleguen a los músculos, la gente que resulta paralizada por estas lesiones a menudo tienen nervios y músculos intactos en sus miembros. Una técnica llamada estimulación eléctrica funcional (FES, en sus siglas en inglés), mediante la cual unos electrodos implantados distribuyen una corriente eléctrica para provocar contracciones musculares, proporciona un método para reconectar este ciclo.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE.UU. (FDA) ya ha aprobado dispositivos capaces de restaurar la función de la mano y el control de la vejiga en algunos pacientes con parálisis. Los pacientes utilizan los movimientos musculares residuales para controlar estos sistemas—un sistema que funciona bien para algunas aplicaciones pero limita la complejidad de movimiento que se puede llevar a cabo. Por ejemplo, los dispositivos FES permiten a las personas encoger un hombro para provocar un movimiento de agarre con la mano, aunque no pueden controlar la firmeza del agarre.
En la actualidad, y al unir la tecnología FES con los implantes cerebrales, los científicos están intentando crear un sistema más intuitivo para controlar los miembros paralizados, de tal forma que con pensar en mover un brazo o agarrar algo con la mano se traduciría automáticamente en el patrón de actividad eléctrica necesario para llevar a cabo ese movimiento. “Es mucho más natural, y si eres capaz de decodificar la actividad en un número suficiente de músculos, podrías mover varias articulaciones al mismo tiempo,” afirma Robert Kirsch, neurocientífico en la Universidad Case Western Reserve, en Cleveland, Ohio. El movimiento normal de la mano y el brazo lleva consigo el movimiento fluido de varias articulaciones, en vez del número limitado de movimientos que es posible efectuar actualmente.
Christian Ethier, investigador en el laboratorio del neurocientífico Lee Miller en la Universidad de Northwestern, en Chicago, ha hecho una demostración de los primeros pasos hacia este tipo de sistema en monos. Los investigadores proporcionaron a cada mono anestesia local para bloquear temporalmente la función de los nervios flexores en el brazo. Los animales tenían cables implantados en los brazos para distribuir estímulos eléctricos a los músculos, de forma parecida a lo que harían los nervios, y una serie de electrodos implantados en el cerebro para registrar la actividad cerebral proveniente de la corteza cerebral motora.
En primer lugar los monos fueron entrenados para que recogieran una pelota y la pusieran en un agujero, ganando un premio si lo hacían bien. Utilizando la actividad cerebral registrada durante esta tarea, los científicos desarrollaron unos algoritmos de decodificación especializados capaces de traducir las actividad cerebral vinculada al movimiento de los distintos músculos en estímulos eléctricos para cada uno de los cinco músculos flexores en el brazo en tiempo real, y que permiten que el mono cierre la mano. “Podemos predecir lo que el mono está intentando hacer con sus músculos y estimular los músculos en función de ello, lo que esencialmente le da al mono un control voluntario a través del ordenador, en vez de a través de sus nervios,” afirma Miller.
Las pruebas con humanos puede que no estén tan lejos. Los implantes corticales ya se han puesto a prueba en pacientes humanos. Kirsch desde el Case Western presentó una investigación en la conferencia mediante la que se mostraba que un paciente paralizado con implantes corticales podía controlar un sofisticado modelo informático de un brazo. Kirsch y Miller aún no tienen un calendario específico para colocar los dos sistemas—el implante cortical y el implante FES—juntos en humanos, aunque Miller afirma que sería técnicamente realizable en un año. Sin embargo, quieren esperar hasta que los científicos hayan desarrollado una versión inalámbrica y totalmente implantable del implante cortical, que en la actualidad está bajo desarrollo en la Universidad Brown. Los implantes actuales tienen unos cables sobresalientes que incrementan el riesgo de infección y limitan la movilidad del paciente.
Las investigaciones previas han demostrado que los pacientes con este tipo de implantes pueden controlar un cursor informático y hacer algunos movimientos con un brazo robótico. Aunque este tipo de investigación es de gran interés para aquellos cuyos miembros han sido amputados, la nueva investigación también se puede aplicar a pacientes con lesiones de espina dorsal. “Mucha gente preferiría tener el brazo reanimado de algún modo,” afirma Shenoy. “Este es un gran paso adelante para ese tipo de pacientes.”
Fuente: Technology Review
