Monos que controlan un brazo robótico
(NC&T) Esta es la conclusión a la que han llegado los neurobiólogos del Centro Médico de la Universidad Duke.
El hallazgo tiene profundas implicaciones para entender la extraordinaria adaptabilidad del cerebro de los primates, y para el éxito clínico de dispositivos operados por el cerebro que permitan a los minusválidos controlar su entorno.
En un informe a cargo de Miguel Nicolelis, Mikhail Lebedev, y otros colegas suyos, se presenta un detallado análisis de los datos obtenidos en experimentos pasados, donde, por primera vez, se descubrió que los monos podían ejercer control sobre un robot por medio de sus cerebros. La prueba fue hecha implantando una matriz de electrodos -más delgados que un cabello humano- en los lóbulos frontal y parietal de dos hembras de macaco rhesus. Las débiles señales de los electrodos fueron detectadas y analizadas por un sistema informático desarrollado para reconocer patrones de pulsos que representen movimientos del brazo de un animal.
Los científicos grabaron, inicialmente, las señales producidas por los cerebros de los monos mientras éstos eran entrenados para usar un joystick con el cual debían ubicar un cursor en una pantalla, agarrando el control con una fuerza adecuada.
Después del entrenamiento inicial, el cursor fue modificado para simular la dinámica (inercia, impulso, etc.) de un brazo robótico ubicado en otra habitación. La precisión de los animales inicialmente descendió por la modificación, pero luego éstos aprendieron rápidamente a contar con esa dinámica para hacerse más competentes al manipular el "cursor-brazo".
 | | Miguel Nicolelis. (Foto: Duke University) |
El siguiente paso fue quitar el joystick. Los monos continuaron moviendo sus brazos en el aire para "manipular" el dispositivo y así controlar el robot. Sin embargo, después de unos pocos días, se dieron cuenta de que no necesitaban mover sus propios brazos. Sus músculos permanecían quietos, y los monos controlaban el brazo robótico usando solamente sus cerebros y su feedback visual.
"Tras estos experimentos quedaba una duda fundamental acerca de cómo los cerebros pasaban del control por joystick al control cerebral directo", reconoce Miguel Nicolelis, director del proyecto. "Entonces, aprovechando la gran cantidad de datos obtenidos en estos experimentos, Mikhail Lebedev analizó muy cuidadosamente qué ocurría en las células cerebrales durante esa transición. Y conseguimos demostrar claramente que un gran porcentaje de neuronas se adaptó más a la operación del brazo robot que al propio brazo del animal".
El análisis reveló que aunque los animales eran capaces de usar sus propios brazos, algunas células antes usadas para esa función pasaron a controlar el apéndice artificial. La hipótesis es que la adaptación de las estructuras cerebrales permite el aumento de capacidad para usar un dispositivo artificial, sin perder nada a cambio ya que el animal puede usar uno u otro.
"Estos hallazgos sostienen nuestra teoría de que el cerebro tiene extraordinarias capacidades de adaptación para incorporar herramientas artificiales", dice Nicolelis. Esto abre el camino para las prótesis con feedback sensorial, ya sea visual o táctil.
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