Los médicos e ingenieros biomédicos de Johns Hopkins informan que creen que es el primer esfuerzo exitoso para mover los dedos individualmente e independientemente el uno del otro usando un "brazo" artificial controlado mentalmente para controlar el movimiento.
La hazaña de prueba de concepto, descrita en línea esta semana en el Revista de Ingeniería Neural , representa un avance potencial en tecnologías para restaurar la función refinada de la mano a aquellos que han perdido los brazos debido a una lesión o enfermedad, dicen los investigadores. Al joven en el que se realizó el experimento no le faltaba un brazo o una mano, pero estaba equipadocon un dispositivo que esencialmente aprovechó un procedimiento de mapeo cerebral para evitar el control de su propio brazo y mano.
"Creemos que esta es la primera vez que una persona que usa una prótesis controlada mentalmente realiza movimientos de los dedos individuales de forma inmediata sin un entrenamiento extenso", dice el autor principal Nathan Crone, MD, profesor de neurología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins ".Esta tecnología va más allá de las prótesis disponibles, en las cuales los dedos o dedos artificiales se mueven como una sola unidad para hacer un movimiento de agarre, como el que se usa para agarrar una pelota de tenis ".
Para el experimento, el equipo de investigación reclutó a un joven con epilepsia ya programado para someterse a un mapeo cerebral en la Unidad de Monitoreo de Epilepsia del Hospital Johns Hopkins para determinar el origen de sus convulsiones.
Si bien las grabaciones cerebrales se realizaron con electrodos implantados quirúrgicamente por razones clínicas, las señales también controlan una prótesis modular desarrollada por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.
Antes de conectar la prótesis, los investigadores mapearon y rastrearon las partes específicas del cerebro del sujeto responsables de mover cada dedo, luego programaron la prótesis para mover el dedo correspondiente.
Primero, el neurocirujano del paciente colocó una matriz de 128 sensores de electrodos, todos en una sola hoja de película rectangular del tamaño de una tarjeta de crédito, en la parte del cerebro del hombre que normalmente controla los movimientos de manos y brazos.un círculo de tejido cerebral de 1 milímetro de diámetro.
El programa de computadora que desarrolló el equipo de Johns Hopkins hizo que el hombre moviera los dedos individuales por orden y registrara qué partes del cerebro se "encendieron" cuando cada sensor detectó una señal eléctrica.
Además de recopilar datos sobre las partes del cerebro involucradas en el movimiento motor, los investigadores midieron la actividad cerebral eléctrica involucrada en la sensación táctil. Para hacer esto, el sujeto estaba equipado con un guante con pequeños zumbadores vibrantes en la punta de los dedos, que fueronapagado individualmente en cada dedo. Los investigadores midieron la actividad eléctrica resultante en el cerebro para cada conexión de dedo.
Después de que se recopilaron los datos motores y sensoriales, los investigadores programaron el brazo protésico para mover los dedos correspondientes en función de qué parte del cerebro estaba activa. Los investigadores encendieron el brazo protésico, que estaba conectado al paciente a través de los electrodos cerebrales,y le pidió al sujeto que "piense" en mover individualmente los dedos pulgar, índice, medio, anular y meñique. La actividad eléctrica generada en el cerebro movió los dedos.
"Los electrodos utilizados para medir la actividad cerebral en este estudio nos dieron una mejor resolución de una gran región de la corteza que cualquier cosa que hayamos usado antes y permitieron un mapeo espacial más preciso en el cerebro", dice Guy Hotson, estudiante graduado y líderautor del estudio: "Esta precisión es lo que nos permitió separar el control de los dedos individuales".
Inicialmente, la extremidad controlada por la mente tenía una precisión del 76 por ciento. Una vez que los investigadores juntaron los dedos anular y meñique, la precisión aumentó al 88 por ciento.
"La parte del cerebro que controla los dedos meñique y anular se superpone, y la mayoría de la gente mueve los dos dedos juntos", dice Crone. "Tiene sentido que al acoplar estos dos dedos haya mejorado la precisión".
Los investigadores señalan que no se requirió capacitación previa para que el sujeto obtuviera este nivel de control, y todo el experimento tomó menos de dos horas.
Crone advierte que la aplicación de esta tecnología a las extremidades que realmente faltan todavía lleva algunos años de descanso y será costosa, ya que requiere un mapeo extenso y una programación de computadora. Según la Coalición de Amputados, más de 100,000 personas que viven en los Estados Unidos tienen amputadas manos o brazos,y la mayoría podría beneficiarse de dicha tecnología.
Los autores adicionales del estudio incluyen a David McMullen, Matthew Fifer, William Anderson y Nitish Thakor de Johns Hopkins Medicine y Matthew Johannes, Kapil Katyal, Matthew Para, Robert Armiger y Brock Wester del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins.
Este estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares número de subvención 1R01NS088606-01.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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