Tetrapléjico controla un brazo robótico con sus pensamientos

Erik Sorto no puede utilizar sus brazos o sus piernas, pero puede controlar un brazo robótico con su mente

El día que Erik Sorto se estiró para tomar una cerveza helada fue un paso adelante para la ciencia del cerebro.

Sorto es tetrapléjico y ha sido incapaz de mover sus propios miembros desde que una herida de bala separó su médula espinal hace 12 años.

En los años transcurridos desde su lesión, Sorto logró asistir a la Universidad y escribir un libro de prevención de pandillas, pero lo que más le frustraba al hombre de 34 años de edad era que no podían tomar una cerveza fría y beberla a su propio ritmo, sin tener que pedirle ayuda a una de las personas que lo cuida.

“El beber una cerveza por mí mismo me da esperanza de que en el futuro de alguna manera podré recuperar mayor independencia", dijo Sorto.

Sorto todavía no puede mover sus propios brazos ni sus piernas, pero después de dos años de trabajo duro y a menudo frustrante, es capaz de utilizar sus pensamientos para controlar un brazo robótico. Y es capaz de hacer esto con tanta destreza que ahora le puede decir al brazo que tome una botella de cerveza, la lleve a su boca, la mantenga ahí mientras él toma tragos a través de un popote y la deja sobre la mesa cuando ya terminó de beber.

El Neuro-Ingeniero que hizo posible su logro fue descrito esta semana en la revista Science.

La primera vez que Sorto levantó la cerveza hacia su boca estaba tan entusiasmado que perdió su concentración y dejó caer la botella, derramando la bebida sobre sí mismo.

Sorto no fue la única persona llena de alegría por su hazaña de poder beber cerveza. Su entusiasmo fue compartido por un grupo de científicos e ingenieros que querían saber si podría conseguir que un brazo robótico pudiera tomar instrucciones de una parte del cerebro llamada la corteza parietal posterior.

Hasta ahora, la mayor parte de los trabajos realizados en el campo conocido como neuroprótesis ha estado centrado en la región del cerebro llamada la corteza motora -- un área que envía indicaciones a nuestros músculos cuando caminamos, escribimos sobre un teclado o tomamos un trago de agua.

Por el contrario, la corteza parietal posterior está involucrada en la planificación de esas  acciones. Por ejemplo, la corteza parietal posterior no ejecuta los movimientos individuales de cada dedo que nos permiten escribir la palabra “Hola”, pero le dice a la corteza motora que el escribir “Hola” es nuestra intención.

“Es un paso adicional extraído de los músculos”, dijo Tyson Aflalo, un ingeniero biológico de  Caltech quien dirigió el esfuerzo para conseguir que el brazo robótico se comunicara con la corteza parietal posterior. “Realiza una función más alta y más abstracta”.

El utilizar la corteza motora para controlar un brazo robótico a menudo resulta en movimientos bruscos porque el sujeto tiene que pensar sobre cada acción individual – mover el brazo hacia abajo, abrir la mano, cerrar la mano, levantar la mano.

Pero el controlar el brazo con las señales de nivel más alto que se generen en la corteza parietal posterior – como estirar el brazo hacia abajo, recoger algo y llevarlo a mi boca -- sería mejor porque un robot lo suficientemente inteligente podría leer la intención del sujeto y programar esos movimientos de forma más fluida, determinaron los investigadores.

“Al codificar el objetivo del movimiento, consigues que sea más suave porque no te tienes que preocupar por controlar todos los detalles”, dijo Richard Andersen, un neurocientífico de Caltech y el autor principal del estudio.

El trabajo anterior de Andersen ha demostrado que es posible leer la intención de las acciones  de un mono al interceptar las neuronas localizadas en la corteza parietal posterior, pero nunca antes  había sido probado en los seres humanos.

“Estaba preocupado sobre si las podríamos activar tan fácilmente como lo hacemos en los monos”, dijo Anderson. “Es un poco como explorar un territorio nuevo”.

En abril del 2013, un equipo quirúrgico en Keck Medicine de la USC implantó dos rejillas de pequeños electrodos en la región de la corteza parietal posterior del cerebro de Sorto. Estas rejillas le permitieron a una computadora grabar las señales eléctricas que emanan de las neuronas localizadas ahí.

Cada una de las rejillas es aproximadamente del tamaño de un centavo y tienen 96 electrodos que salen de ellas. También hay un manojo de cables que suben a través del cráneo de Sorto.

Dos semanas y media después de la cirugía, Sorto estaba listo para su primera sesión con el equipo de investigación. Los científicos empezaron por hacer un mapa de sus señales neuronales. Para hacer esto, hicieron que observara los movimientos de la extremidad robótica  y que se imaginara que la estaba controlando.

“Básicamente le estás enseñando a tu algoritmo de decodificación lo que significa la actividad neuronal”, dijo Aflalo. “Las neuronas están hablando, pero necesitas aprender lo que están diciendo”.

El proceso tomó sólo unos minutos. Para el final de la primera sesión, Sorto ya era capaz de controlar el brazo robótico con tan sólo sus pensamientos.

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