Nathan Copeland, un hombre de 28 que no podía sentir ni mover la parte inferior de los brazos y las piernas después de un accidente automovilístico, ha recuperado la sensación del tacto a través de un brazo robótico que controla con su cerebro.
La cirugía de Copeland, que implicó la implantación de cuatro minúsculas matrices de microelectrodos, cada una de aproximadamente la mitad del tamaño de un botón de camisa en el cerebro, es una primicia médica.
Los implantes se conectan a Brain Computer Interface (BCI), desarrollado por investigadores de la Universidad de Pittsburgh. El equipo describe los resultados en Documento de Science Translational Medicine.
“El resultado más importante de este estudio es que la microestimulación de la corteza sensorial puede provocar una sensación natural en lugar de hormigueo”, dice el coautor del estudio Andrew B. Schwartz, profesor de neurobiología y presidente de neurociencia de sistemas. “Esta estimulación es segura y las sensaciones evocadas son estables durante meses.
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"Todavía hay mucha investigación que debe llevarse a cabo para comprender mejor los patrones de estimulación necesarios para ayudar a los pacientes a realizar mejores movimientos".
Este no es el primer intento del equipo en un BCI. Hace cuatro años, la coautora del estudio Jennifer Collinger, profesora asistente de medicina física y rehabilitación, y científica investigadora del VA Health Healthcare System, y el equipo demostraron un BCI que ayudó a Jan Scheuermann, quien padece tetraplejia causada por una enfermedad degenerativa. El video de Scheuermann se alimenta de chocolate usando el brazo robótico controlado por la mente fue visto en todo el mundo. Antes de eso, Tim Hemmes, paralizado en un accidente de motocicleta, se acercó para tocar las manos con su novia.
Pero la forma en que nuestros brazos se mueven e interactúan naturalmente con el entorno que nos rodea se debe a algo más que solo pensar y mover los músculos correctos. Podemos diferenciar entre un pedazo de pastel y una lata de refresco a través del tacto, recogiendo la torta más suavemente que la lata. La retroalimentación constante que recibimos del sentido del tacto es de suma importancia, ya que le dice al cerebro dónde moverse y en qué medida.
Para el líder del estudio Robert Gaunt, profesor asistente de medicina física y rehabilitación, ese fue el siguiente paso para el BCI.
Cuando Gaunt y sus colegas buscaban al candidato adecuado, desarrollaron y perfeccionaron su sistema de manera que las entradas del brazo robótico se transmiten a través de un conjunto de microelectrodos implantados en el cerebro donde se ubican las neuronas que controlan el movimiento de la mano y el tacto. El conjunto de microelectrodos y su sistema de control, que fueron desarrollados por Blackrock Microsystems, junto con el brazo robótico, que fue construido por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, formaron todas las piezas del rompecabezas.
La historia de Copeland
En el invierno de 2004, Copeland, que era 18 en ese momento, conducía de noche en un clima lluvioso cuando sufrió un accidente automovilístico que le rompió el cuello y le hirió la médula espinal, dejándolo con cuadriplejia desde la parte superior del pecho hacia abajo.
Después del accidente, se había inscrito en un registro de pacientes dispuestos a participar en ensayos clínicos. Casi una década después, el equipo de investigación preguntó si estaba interesado en participar en el estudio experimental.
Después de pasar las pruebas de detección, Copeland fue llevado al quirófano la primavera pasada. Se utilizaron técnicas de imagen para identificar las regiones exactas en el cerebro de Copeland correspondientes a los sentimientos en cada uno de sus dedos y su palma.
"Puedo sentir casi todos los dedos, es una sensación realmente extraña", dijo Copeland un mes después de la cirugía. "A veces se siente eléctrico y, a veces su presión, pero en su mayor parte, puedo decir la mayoría de los dedos con precisión definitiva. Se siente como si mis dedos estuvieran siendo tocados o empujados ".
En este momento, Copeland puede sentir presión y distinguir su intensidad en cierta medida, aunque no puede identificar si una sustancia está caliente o fría, explica la co-investigadora del estudio y neurocirujano Elizabeth Tyler-Kabara.
Gaunt dice que todo sobre el trabajo está destinado a hacer uso de las capacidades naturales existentes del cerebro para devolverle a la gente lo que se perdió pero no se olvidó.
"El objetivo final es crear un sistema que se mueva y se sienta como lo haría un brazo natural", dice Gaunt. "Tenemos un largo camino por recorrer para llegar allí, pero este es un gran comienzo".
El programa Revolutionizing Prosthetics de la Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación de la Defensa brindó la mayoría de los fondos.
Fuente: Universidad de Pittsburgh
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