Un equipo de investigadores dirigido por Cleveland Clinic ha publicado los primeros hallazgos de su tipo en Science Translational Medicine sobre un nuevo método para restaurar la sensación de movimiento natural en pacientes con brazos protésicos.
Dirigido por Paul Marasco, el equipo de investigación ha diseñado con éxito una sensación de movimiento complejo de la mano en pacientes con amputaciones de miembros superiores, lo cual mejorará su capacidad de gestionar de forma independiente las actividades cotidianas y mejorar su calidad de vida.
«Al restaurar la sensación intuitiva del movimiento de las extremidades, abrir y cerrar la mano, podemos difuminar las líneas entre lo que el cerebro de los pacientes perciben como ‘yo’ frente a una ‘máquina’«, dijo Marasco, jefe del Laboratorio para la Integración Biónica en el Instituto de Investigación Lerner de Cleveland Clinic. «Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para mejorar las interacciones humano-máquina y nos acercan más que nunca a la posibilidad de restaurar las amputaciones con prótesis y una completa función natural del brazo«.
El equipo usó robots pequeños pero poderosos para hacer vibrar músculos específicos, para «activar» la sensación de movimiento de los pacientes, permitiéndoles sentir que sus dedos y manos se estaban moviendo y que eran una parte integrada de su propio cuerpo.
Al sentir sus manos perdidas mientras controlan sus prótesis biónicas, los pacientes en el estudio podrían hacer patrones de agarre complejos para realizar tareas específicas tan bien o mejor que las personas sanas.
«Décadas de investigación han demostrado que los músculos necesitan sentir el movimiento para funcionar correctamente. Este sistema básicamente ‘piratea’ los circuitos neuronales detrás de ese sistema«, dijo James W. Gnadt, director del programa en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidente Cerebrovascular el cual apoyó el estudio. «Este enfoque lleva el campo de la medicina protésica a un nuevo nivel que esperamos mejore las vidas de muchos”.
Para mejorar la relación entre la mente y la prótesis, los especialistas investigaron la posibilidad de usar una ilusión de movimiento para ayudar a los pacientes a controlar mejor sus manos biónicas. Estudiaron a 6 pacientes, previamente sometidos a reinervación nerviosa dirigida, un procedimiento que establece una interfaz neuronal- máquina al redirigir los nervios amputados a los músculos remanentes. Cuando hacían vibrar los músculos reinervados para proporcionar un movimiento ilusorio, no solo sentían que se movían sus extremidades ausentes, sino que podían usar estas sensaciones para manipular intencionalmente sus prótesis y guiarlas de forma precisa.
Esto es importante porque cuando una persona sana se mueve, el cerebro constantemente recibe información sobre el progreso del movimiento. Este sentido inconsciente evita errores en el movimiento, como el exceso de alcance, y permite que el cuerpo haga los ajustes necesarios. Sin embargo, las personas con amputación pierden esta retroalimentación esencial y, como resultado, no pueden controlar sus prótesis sin tener que vigilarlas cuidadosamente en todo momento.
El nuevo estudio muestra que la sensación de movimiento de las extremidades ausentes, causado por la vibración muscular estratégica, proporcionó a los pacientes una mejor conciencia espacial y un mejor control del motor fino sin tener que controlar visualmente las prótesis. Además, la sensación de movimiento hizo que los brazos biónicos se sintieran más como «yo«.
«Cuando haces un movimiento y luego sientes que ocurre, intrínsecamente sabes que eres el autor de esa acción y que tienes una sensación de control sobre ella«, dijo Marasco. «Las personas que han tenido una amputación pierden esa sensación de control, lo que les hace sentirse frustrados y desconectados de sus prótesis. Las ilusiones que generamos restauran la sensación de movimiento y restablecen su sentido de control sobre sus prótesis”.
En el futuro, el equipo de investigación está explorando formas de expandir estas técnicas a los pacientes que han perdido una pierna, así como a aquellos con condiciones que inhiben la sensación de movimiento, como el accidente cerebrovascular. También están trabajando para empaquetar el sistema en una prótesis para aplicaciones a más largo plazo que permita a los pacientes operar el sistema diariamente. «El objetivo final de nuestra investigación es utilizar la sensación de movimiento para optimizar la relación entre los pacientes y su tecnología, para integrar mejor sus prótesis como parte natural de sus cuerpos«, dijo Marasco.
Marasco es el investigador principal del Centro de Investigación de Tecnología de Plataforma Avanzada, el Centro Médico Louis Stokes del Departamento de Asuntos de Veteranos de Cleveland y un científico asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica en el Instituto de Investigación Lerner de Cleveland Clinic. En 2016, recibió un Premio Presidencial de Carrera Temprana para Científicos e Ingenieros del ex presidente Barack Obama.
El estudio fue financiado por el National Institutes of Health, Office of the Director, Common Fund, Transformative R01 Research Award, # 1R01NS081710 – 01.
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