Los investigadores de la Clínica Cleveland han diseñado un brazo biónico único en su tipo para pacientes con amputaciones de miembros superiores que permite a los usuarios pensar, comportarse y funcionar como una persona sin una amputación, según los nuevos hallazgos publicados en Ciencia robótica.
El equipo de investigación internacional dirigido por la Cleveland Clinic desarrolló el sistema biónico que combina tres funciones importantes: control motor intuitivo, cinestesia táctil y de agarre, la sensación intuitiva de abrir y cerrar la mano. Colaboradores incluidos la Universidad de Alberta y la Universidad de New Brunswick.
"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", dijo el investigador principal Paul Marasco, Ph.D., profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto de Investigación Lerner de la Clínica Cleveland. "Estos hallazgos son un paso importante para brindar a las personas con amputación una restauración completa de la función natural del brazo".
El sistema es el primero en probar las tres funciones sensoriales y motoras en una interfaz neuronal-máquina de una sola vez en un brazo protésico. La interfaz neuronal-máquina se conecta con los nervios de las extremidades del usuario. Permite a los pacientes enviar impulsos nerviosos desde suscerebros a la prótesis cuando quieren usarla o moverla, y para recibir información física del entorno y transmitirla a su cerebro a través de sus nervios.
La retroalimentación y el control bidireccional del brazo artificial permitieron a los participantes del estudio realizar tareas con un grado de precisión similar al de las personas sin discapacidad.
"Quizás lo que más nos emocionó saber fue que hicieron juicios, decisiones y calcularon y corrigieron sus errores como una persona sin amputación", dijo el Dr. Marasco, quien dirige el Laboratorio de Integración Biónica. "Con el nuevoextremidad biónica, las personas se comportan como si tuvieran una mano natural. Normalmente, estos comportamientos cerebrales son muy diferentes entre las personas con y sin prótesis de extremidades superiores ". El Dr. Marasco también tiene una cita en el Centro de Epilepsia Charles Shor de la Clínica Cleveland y el Centro Médico de Veteranos de ClevelandCentro de Tecnología de Plataforma Avanzada del Centro.
Los investigadores probaron su nueva extremidad biónica en dos participantes del estudio con amputaciones de extremidades superiores que previamente se habían sometido a una reinervación motora y sensorial dirigida, procedimientos que establecen una interfaz neural-máquina al redirigir los nervios amputados a la piel y los músculos restantes.tamaño, la investigación adicional será importante.
En la reinervación sensorial dirigida, al tocar la piel con pequeños robots se activan los receptores sensoriales que permiten a los pacientes percibir la sensación del tacto. En la reinervación motora dirigida, cuando los pacientes piensan en mover sus extremidades, los músculos reinervados se comunican con una prótesis computarizada para moverse hacia adentro.Además, pequeños y poderosos robots hacen vibrar receptores sensoriales cinestésicos en esos mismos músculos, lo que ayuda a los usuarios de prótesis a sentir que su mano y brazo se están moviendo.
Mientras usaban la prótesis avanzada, los participantes realizaron tareas que reflejaban los comportamientos cotidianos básicos que requieren la funcionalidad de la mano y el brazo. Con sus herramientas de evaluación avanzadas recientemente desarrolladas, los investigadores evaluaron cómo el desempeño con la extremidad biónica en comparación con el de las personas sin discapacidades ypersonas con amputaciones que tienen dispositivos protésicos tradicionales. También compararon cómo les fue a las personas con la prótesis avanzada cuando las tres modalidades sensoriales y motoras se habilitaron juntas versus individualmente.
Según el Dr. Marasco, debido a que las personas con prótesis tradicionales no pueden sentir con sus extremidades, se comportan de manera diferente a las personas sin amputación mientras realizan tareas de la vida diaria. Por ejemplo, los usuarios de prótesis tradicionales deben vigilar constantemente su prótesis mientras la usan y tenerproblemas para aprender a corregir los errores cuando aplican demasiada o poca fuerza con la mano.
Con el nuevo brazo artificial y las herramientas de evaluación avanzadas, los investigadores pudieron ver que el cerebro y las estrategias de comportamiento de los participantes del estudio cambiaron para coincidir con los de una persona sin amputación. Ya no necesitaban mirar su prótesis, podían encontrar cosassin mirar, y podrían corregir sus errores de manera más efectiva.
"Durante la última década o dos, los avances en prótesis han ayudado a los usuarios a lograr una mejor funcionalidad y manejar la vida diaria por sí mismos", dijo el Dr. Marasco. "Por primera vez, las personas con amputaciones de miembros superiores ahora pueden volver a'Piense' como una persona sana, lo que ofrece a los usuarios de prótesis nuevos niveles de reintegración perfecta a la vida diaria ".
Más allá de este estudio, las nuevas medidas de resultado relacionadas con el comportamiento y la funcionalidad del cerebro que el equipo internacional desarrolló para evaluar el sistema biónico se pueden aplicar a cualquier prótesis o déficit de miembro superior que involucre sensación y movimiento.
El estudio fue financiado en parte por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, un brazo de investigación y desarrollo del Departamento de Defensa. En 2018, el Dr. Marasco publicó un artículo fundamental en Medicina traslacional científica sobre un nuevo método para restaurar la sensación de movimiento natural en pacientes con brazos protésicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Clínica Cleveland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Hacia los sistemas de interfaz cerebro-computadora de próxima generación
Los científicos revierten la pérdida de memoria relacionada con la edad en ratones
Cómo un corazón acelerado puede alterar los circuitos cerebrales de toma de decisiones
Comer más alimentos vegetales puede reducir el riesgo de enfermedades cardíacas en adultos jóvenes y mujeres mayores
¿Será seguro para los humanos volar a Marte?
Refrescante cerebral: por qué es importante la fase de ensueño
Las percepciones de seres sobrenaturales revelan sentimientos sobre el bien y el mal en los seres humanos