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Los amputados controlan los brazos robóticos con sus mentes
Los amputados controlan los brazos robóticos con sus mentes...

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Los amputados controlan los brazos robóticos con sus mentes

Los amputados pueden aprender a controlar un brazo robótico con sus mentes.

Los monos fueron entrenados para usar sus pensamientos para mover un brazo robótico y agarrar una pelota.
Crédito: Nicho Hatsopoulos, Karthikeyan Balasubramanian.


Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos de la Universidad de Chicago muestra cómo los amputados pueden aprender a controlar un brazo robótico a través de electrodos implantados en el cerebro.

La investigación, publicada en Nature Communications, detalla los cambios que tienen lugar en ambos lados del cerebro utilizados para controlar la extremidad amputada y la extremidad intacta restante. Los resultados muestran que ambas áreas pueden crear nuevas conexiones para aprender a controlar el dispositivo, incluso varios años después de una amputación.

"Ese es el aspecto novedoso de este estudio, ya que los amputados crónicos a largo plazo pueden aprender a controlar una extremidad robótica", dijo Nicho Hatsopoulos, PhD, profesor de biología y anatomía del organismo en UChicago y autor principal del estudio. "Pero lo que también fue interesante fue la plasticidad del cerebro sobre la exposición a largo plazo, y ver qué pasó con la conectividad de la red mientras aprendían a controlar el dispositivo".

Experimentos previos han demostrado cómo los pacientes humanos paralizados pueden mover las extremidades robóticas a través de una interfaz de máquina cerebral. El nuevo estudio es uno de los primeros en probar la viabilidad de estos dispositivos también en personas amputadas.

Los investigadores trabajaron con tres monos rhesus que sufrieron lesiones a una edad temprana y tuvieron que amputarle un brazo para rescatarlos hace cuatro, nueve y 10 años, respectivamente. Sus extremidades no fueron amputadas a los fines del estudio. En dos de los animales, los investigadores implantaron matrices de electrodos en el lado del cerebro opuesto, o contralateral, a la extremidad amputada. Este es el lado que usó para controlar la extremidad amputada. En el tercer animal, los electrodos se implantaron en el mismo lado, o ipsilateral, en la extremidad amputada. Este es el lado que todavía controla la extremidad intacta.

Los monos fueron entrenados (con generosas porciones de jugo) para mover un brazo robótico y agarrar una pelota usando solo sus pensamientos. Los científicos registraron la actividad de las neuronas donde se colocaron los electrodos y utilizaron un modelo estadístico para calcular cómo las neuronas se conectaron entre sí antes de los experimentos, durante el entrenamiento y una vez que los monos dominaron la actividad.

Las conexiones entre las neuronas en el lado contralateral, el lado que había estado controlando el brazo amputado, eran escasas antes del entrenamiento, muy probablemente porque no se habían usado para esa función en mucho tiempo. Pero a medida que avanzaba el entrenamiento, estas conexiones se volvieron más robustas y densas en áreas utilizadas para alcanzar y aferrar.

En el lado ipsilateral, el lado que había estado controlando el brazo intacto del mono, las conexiones eran densas al comienzo de los experimentos. Pero los investigadores vieron algo interesante a medida que avanzaba la capacitación: primero las conexiones se redujeron y las redes se redujeron, antes de reconstruirse en una red nueva y densa.

"Eso significa que las conexiones se estaban desvaneciendo a medida que el animal intentaba aprender una nueva tarea, porque ya hay una red que controla algún otro comportamiento", dijo Karthikeyan Balasubramanian, PhD, investigador postdoctoral que dirigió el estudio. "Pero después de unos días comenzó a reconstruirse en una nueva red que puede controlar tanto la extremidad intacta como la neuroprotésica".

Ahora el equipo planea continuar su trabajo combinándolo con investigaciones de otros grupos para equipar extremidades neuroprósticas con retroalimentación sensorial sobre el tacto y la propiocepción, que es la sensación de dónde se encuentra la extremidad en el espacio.

"Así es como podemos comenzar a crear miembros neuroprotésicos verdaderamente receptivos, cuando las personas pueden moverlo y obtener sensaciones naturales a través de la interfaz de la máquina del cerebro", dijo Hatsopoulos.


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