Brazo robótico controlado por vía cerebral
Así se asevera en un informe elaborado por un equipo de científicos de la Universidad de Pittsburgh, presentado en el Congreso Anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.
Los investigadores exponen que un mono equipado con un brazo robótico del tamaño del de un niño, controlado directamente por sus propias señales cerebrales, puede alimentarse de trozos de frutas y verduras. Los investigadores entrenaron al mono para alimentarse usando señales de su cerebro que pasan por electrodos diminutos, más delgados que un pelo humano, los cuales alimentan un algoritmo especialmente diseñado que indica al brazo cómo debe moverse.
Los beneficiarios de esta tecnología serán pacientes con trastornos de la médula espinal o lesiones del sistema nervioso como esclerosis amiotrófica lateral o ALS, según señala el Dr. Andrew Schwartz, profesor de neurobiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Pittsburgh.
La corteza motora primaria, una parte del cerebro que controla el movimiento, tiene miles de células nerviosas, llamadas neuronas, que se disparan como contadores Geiger. Estas neuronas son sensibles al movimiento en direcciones diferentes. La dirección en la cual una neurona dispara más rápido es llamada su "dirección preferida". Para cada movimiento del brazo, no importa cuán sutil sea, miles de células corticales motoras cambian su tasa de disparo y, colectivamente, producen una señal que, junto con las señales de otra estructura cerebral, es encaminada a través de la médula espinal hacia diferentes grupos musculares necesarios para generar el movimiento deseado.
Para superar el escollo de interpretar las miles de señales generadas, los investigadores desarrollaron un algoritmo especial que usa información limitada de relativamente pocas neuronas, para suplir las señales ausentes. El algoritmo descifra las señales corticales usando la dirección preferida de cada célula como una etiqueta, y llevando de modo constante la cuenta de la población, para interpretar así el movimiento pretendido.
Los monos fueron adiestrados para tratar de alcanzar objetivos. Se colocó comida en diferentes posiciones delante del mono, y el animal, con sus propios brazos inmovilizados, usó el brazo robótico para llevar la comida a su boca. Con los electrodos colocados en el cerebro, se ajustó el algoritmo para asumir que el animal tenía la intención de alcanzar esos objetivos. El promedio de las direcciones preferidas de todas las células activadas es llamado el vector poblacional, con el que se puede predecir exactamente la velocidad y la dirección del movimiento normal del brazo, y aplicarlo al brazo protésico.
Los científicos están ahora trabajando en desarrollar una prótesis con mano realista. Por la complejidad de la mano humana y los movimientos que hace, los investigadores esperan que esto sea su desafío principal.
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