La mayoría de las personas sanas dan por sentada su capacidad para realizar tareas diarias simples: cuando alcanzan una taza de café caliente, pueden sentir su peso y temperatura y ajustar su agarre en consecuencia para que no se derrame ningún líquido.El control sensorial y motor completo de sus brazos y manos puede sentir que han hecho contacto con un objeto en el instante en que lo tocan o agarran, lo que les permite comenzar a moverlo o levantarlo con confianza.
Pero esas tareas se vuelven mucho más difíciles cuando una persona opera un brazo protésico, y mucho menos uno controlado por la mente.
en un artículo publicado hoy en ciencia , un equipo de bioingenieros de los laboratorios de ingeniería neuronal de rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh describe cómo la adición de estimulación cerebral que evoca sensaciones táctiles facilita al operador la manipulación de un brazo robótico controlado por el cerebro. En el experimento, se complementa la visión con la percepción táctil artificialreduzca el tiempo dedicado a agarrar y transferir objetos a la mitad, de un tiempo medio de 20,9 a 10,2 segundos.
"En cierto sentido, esto es lo que esperábamos que sucediera, pero tal vez no en el grado que observamos", dijo la coautora principal Jennifer Collinger, Ph.D., profesora asociada en el Departamento de Medicina Física de Pitt yRehabilitación. "La retroalimentación sensorial de las extremidades y las manos es muy importante para hacer cosas normales en nuestra vida diaria, y cuando falta esa retroalimentación, el desempeño de las personas se ve afectado".
El participante del estudio, Nathan Copeland, cuyo progreso se describió en el documento, es la primera persona en el mundo a la que se le implantaron pequeñas matrices de electrodos no solo en la corteza motora de su cerebro, sino también en su corteza somatosensorial, una región del cerebro.que procesa la información sensorial del cuerpo.Las matrices le permiten no solo controlar el brazo robótico con su mente, sino también recibir retroalimentación sensorial táctil, que es similar a cómo funcionan los circuitos neuronales cuando la médula espinal de una persona está intacta.
"Ya estaba muy familiarizado tanto con las sensaciones generadas por la estimulación como con la realización de la tarea sin estimulación. Aunque la sensación no es 'natural', se siente como una presión y un suave cosquilleo, eso nunca me molestó", dijoCopeland. "Realmente no había ningún punto en el que sintiera que la estimulación era algo a lo que tenía que acostumbrarme. Hacer la tarea mientras recibía la estimulación simplemente fue como PB&J".
Después de un accidente automovilístico que lo dejó con un uso limitado de sus brazos, Copeland se inscribió en un ensayo clínico que probaba la interfaz cerebro-computadora BCI del microelectrodo sensoriomotor y se le implantaron cuatro conjuntos de microelectrodos desarrollados por Blackrock Microsystems también conocido comoMatrices de Utah.
Este artículo es un paso adelante de un estudio anterior que describió por primera vez cómo la estimulación de regiones sensoriales del cerebro utilizando pequeños pulsos eléctricos puede evocar sensaciones en distintas regiones de la mano de una persona, a pesar de que perdieron la sensibilidad en sus extremidades debido aLesión de la médula espinal. En este nuevo estudio, los investigadores combinaron la lectura de la información del cerebro para controlar el movimiento del brazo robótico con la escritura de información para proporcionar retroalimentación sensorial.
En una serie de pruebas, en las que se le pidió al operador de BCI que recogiera y transfiriera varios objetos de una mesa a una plataforma elevada, la retroalimentación táctil a través de la estimulación eléctrica permitió al participante completar las tareas dos veces más rápido en comparación con las pruebas sin estimulación.
En el nuevo artículo, los investigadores querían probar el efecto de la retroalimentación sensorial en condiciones que se asemejarían lo más posible al mundo real.
"No queríamos limitar la tarea eliminando el componente visual de la percepción", dijo el coautor principal Robert Gaunt, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación de Pitt. "Cuando incluso limitadoy se restaura la sensación imperfecta, el rendimiento de la persona mejoró de manera bastante significativa. Aún nos queda un largo camino por recorrer en términos de hacer las sensaciones más realistas y llevar esta tecnología a los hogares de las personas, pero cuanto más nos acerquemos a recrear lo normalentradas al cerebro, mejor estaremos. "
Este trabajo fue apoyado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa DARPA y el Centro de Sistemas de Guerra Naval y Espacial del Pacífico SSC Pacífico bajo el Contrato No. N66001-16-C-4051 y el programa Revolutionizing Prosthetics Contrato No. N66001-10-C-4056.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Una nueva investigación optimiza el propio sistema inmunológico del cuerpo para combatir el cáncer
El cerebelo puede haber jugado un papel importante en la evolución del cerebro humano
Proteínas que predicen demencia futura, riesgo de Alzheimer, identificadas
La rareza de nuestros sueños podría ser la razón por la que los tenemos, argumenta la nueva teoría de los sueños inspirada en la inteligencia artificial
La realidad virtual deforma tu sentido del tiempo