La ciencia crea el primer brazo biónico que restaura los comportamientos naturales

El primer brazo artificial creado por Cleveland Clinic y las herramientas de evaluación permitieron a los investigadores verificar que el cerebro y las estrategias de comportamiento de los pacientes cambiaron para coincidir con los de una persona sin amputación.

Claudia Mitchell realiza tareas similares a una persona sin discapacidad. Fotos: cortesía Cleveland Clinic.

Los pacientes con amputaciones de miembros superiores cuentan con un brazo biónico diseñado para ellos. Según nuevos hallazgos publicados en Science Robotics (revista científica de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia), fue creado por investigadores de Cleveland Clinic, uno de los hospitales más importantes de Estados Unidos. El objetivo es que estas personas puedan pensar, comportarse y funcionar como si no hubiesen sido mutiladas.

Este equipo de investigación internacional desarrolló un sistema biónico que combina tres funciones importantes: control motor intuitivo, cinestesia táctil y de agarre, y sensación intuitiva de abrir y cerrar la mano. La Universidad de Alberta y la Universidad de New Brunswick, dos academias de Estados Unidos, colaboraron con la investigación.

Claudia Mitchell ha mejorado su calidad de vida con el nuevo brazo. Tiene 41 años y es una de las participantes en el estudio del brazo biónico de Cleveland Clinic. Cuenta que las actividades cotidianas, como abrir y agarrar una botella de agua o cortar un durazno para hacer un pastel, ahora son mucho más fáciles.

El investigador principal y profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto de Investigación Lerner de Cleveland Clinic, Paul Marasco, explica: “modificamos una prótesis estándar de atención con este complejo sistema biónico, que permite a los usuarios mover su brazo protésico de manera más intuitiva y sentir sensaciones de tacto y movimiento al mismo tiempo. Estos hallazgos son un paso importante, para brindarles a las personas con amputación la restauración completa de la función natural del brazo".

El brazo protésico personalizado de Claudia está equipado con un potente sistema táctil robótico computarizado que le faculta experimentar sensación y movimiento, como si procediera de su mano faltante. Su cerebro interpreta el brazo, como que existiera. "Sé si algo que estoy sosteniendo está empezando a deslizarse o si estoy apretando la mano de alguien con demasiada fuerza. Estas son cosas que pueden no parecer un gran problema, pero realmente marcan una enorme diferencia en mi vida", comenta.

Este sistema biónico es el primero en probar –a la vez– las tres funciones sensoriales y motoras en una interfaz neuronal-máquina. La interfaz neuronal-máquina se conecta con los nervios de las extremidades del usuario. Esto posibilita a los pacientes, enviar impulsos nerviosos desde su cerebro a la prótesis cuando quieren usarla o moverla. También reciben información física del entorno y transmitirla a su cerebro a través de los nervios.

La retroalimentación y el control bidireccional del brazo artificial habilitaron a los participantes de este estudio, en el que intervino Claudia, a realizar tareas con un grado de precisión similar al de las personas no discapacitadas. Los investigadores también probaron su nueva extremidad biónica en dos pacientes con amputaciones de extremidades superiores, que previamente se habían sometido a un restablecimiento de la función nerviosa (reinervación).

En el restablecimiento sensorial dirigido, se toca a la piel con pequeños robots, los cuales activan los receptores sensoriales que capacitan a los pacientes a percibir la sensación del tacto. En el restablecimiento motor dirigido, cuando los pacientes piensan en mover sus extremidades, los músculos reinervados se comunican con una prótesis computarizada. Además, los robots pequeños y potentes hacen vibrar los receptores sensoriales cinestésicos en los mismos músculos. Esto proporciona al usuario de la prótesis la posibilidad de sentir que su mano y su brazo están en movimiento.

Foto: Freepik

Según indican los especialistas de Cleveland Clinic, durante las últimas dos décadas, los avances en prótesis han ayudado a los usuarios a lograr una mejor funcionalidad y manejar la vida diaria por sí mismos. “Por primera vez, las personas con amputaciones de miembros superiores pueden volver a pensar como una persona sin discapacidad”. Más allá de este estudio específico, las nuevas mediciones de resultados relacionadas con el comportamiento y la funcionalidad del cerebro que este equipo desarrolló, se pueden aplicar a cualquier prótesis o déficit de miembro superior que involucre sensación y movimiento.