Desarrollan un brazo robótico que detecta señales de los nervios espinales

Un brazo robótico con una tecnología de sensores que detecta las señales de los nervios espinales, eso es lo que un grupo de científicos ha desarrollado y que permite al usuario de la prótesis realizar determinadas acciones solo con imaginarlas, dado que los mensajes enviados desde las neuronas motoras espinales son usadas por la herramienta como órdenes.

Las prótesis de brazo robótico que existen actualmente son controladas al contraer los músculos remanentes en el hombro o en el brazo, que a menudo están dañados. Esta tecnología es bastante básica en su funcionalidad, dado que solo se pueden realizar uno o dos comandos de agarre.

El informe de la nueva tecnología ha sido publicado en un artículo en Nature Biomedical Engineering y en él se destaca que el nuevo brazo robótico puede detectar señales de neuronas motoras espinales en partes del cuerpo no dañadas por la amputación, en lugar de la fibra muscular restante. Eso significa que los sensores conectados a la prótesis pueden detectar más señales, de forma que se pueden programar más órdenes.

"Cuando un brazo es amputado, las fibras nerviosas y los músculos también se cortan, lo que significa que es muy difícil obtener señales significativas de ellos para hacer funcionar una prótesis. Hemos probado un nuevo enfoque que traslada el foco de los músculos al sistema nervioso, lo que significa que nuestra tecnología puede detectar y decodificar las señales más claramente, abriendo la posibilidad de prótesis robóticas que podrían ser mucho más intuitivas y útiles para los pacientes. Es un momento excitante para este campo de investigación", dice el investigador principal Dario Farina, del Departamento de Bioingeniería de Imperial College London.

Permite hacer movimientos radiales

Los voluntarios que participaron en el desarrollo de esta tecnología pudieron mover la articulación del codo y hacer movimientos radiales, como mover la muñeca de lado a lado, o abrir y cerrar la mano.

Pese a ello, se necesita refinar más la tecnología para que sea más robusta, pero los investigadores sugieren que el modelo actual podría estar en el mercado en los próximos tres años.

¿Cómo funciona?

Para participar en el estudio, los voluntarios se sometieron a un procedimiento quirúrgico en la Universidad Médica de Viena, en Austria, que implicó la reorientación de partes de su Sistema Nervioso Periférico (PNS, por sus siglas en inglés), conectando los movimientos de la mano y el brazo a los músculos sanos en su cuerpo. Dependiendo del tipo de amputación, esta redirección se dirigió hacia el músculo pectoral en el pecho o el bíceps en el brazo, lo que permitió al equipo detectar claramente las señales eléctricas enviadas desde las neuronas motoras espinales, un proceso que el equipo compara con la amplificación de las señales.

Para crear la tecnología, los autores decodificaron y mapearon parte de la información en señales eléctricas enviadas desde las células nerviosas redirigidas y luego las interpretaron en modelos informáticos. Compararon estos modelos con modelos de pacientes sanos, lo que les ayudó a corroborar los resultados.

En última instancia, los científicos quieren decodificar el significado detrás de todas las señales enviadas desde estas neuronas motoras para que puedan programar una gama completa de funciones del brazo y la mano en la prótesis. Esto significaría que el usuario podría utilizar la prótesis de forma casi tan perfecta como si fuera su propio brazo.

El equipo codificó señales específicas de la neurona motor como órdenes en el diseño de la prótesis. A continuación, conectaron un parche sensor en el músculo que había sido operado como parte del procedimiento de redirección, que se conectó a la prótesis. Los amputados trabajaron con fisioterapeutas para aprender a controlar el dispositivo pensando en comandos específicos de brazo y mano fantasma.

Esta investigación ha llevado al equipo a finalizar la etapa de prueba de concepto con análisis de laboratorio. El siguiente paso incluirá ensayos clínicos extensos con una sección transversal mucho más amplia de voluntarios para que la tecnología pueda hacerse más firme.