Considere por un momento la confusión de juicios y ajustes inconscientes que hace cada vez que su mano alcanza un objeto, digamos, un gran trago de agua. Ojos, músculos, El cerebro y los dígitos se coordinan con exquisita velocidad y sutileza para garantizar que se alcance la copa. agarrado por el medio, sostenido con suavidad pero con firmeza, y llevado, erguido y a un ritmo que no haga olas, hacia su boca.

Ahora imagina realizar esa tarea cotidiana con una mano protésica, o una interrupción en el flujo de señales entre la mano y el cerebro. Incluso con los medios mecánicos para agarrar un vaso, comprenderlo requerirá una supervisión visual constante y muchos cálculos laboriosos. Sin toda esa retroalimentación táctil de tus músculos y dedos, errores, Probablemente se producirán frustración y una sensación de pérdida.

Teniendo esto en cuenta, investigadores del Instituto de Investigación Lerner de la Clínica Cleveland preguntaron cómo, en efecto, podrían mejorar la experiencia del usuario para los amputados equipados con una prótesis de mano.

Su respuesta fue tan simple en teoría como compleja en su ejecución:sentirse en pleno dominio de un apéndice artificial, ellos encontraron, el usuario de una prótesis puede necesitar un pequeño zumbido.

Paul Marasco de Cleveland Clinic y sus colegas idearon un sistema robótico que, con cada movimiento de una mano artificial, entregaría vibraciones a los músculos en el brazo de un usuario que controla esa mano.

La ubicación y la intensidad de esas vibraciones crearon para los amputados una ilusoria sensación "cinestésica" de que estaban moviendo su propia mano. Los sujetos de estudio aprendieron en cuestión de minutos a usar la retroalimentación vibratoria para mover más hábilmente su mano mecánica, para sentir mejor su posición en el espacio, y para apretar y aflojar su agarre en los objetos según sea necesario.

En algunos casos, no se necesitan ojos. Una vez que obtuvieron el sistema de vibraciones de retroalimentación, los participantes pudieron realizar una amplia gama de movimientos de la mano con los ojos vendados.

"Establecer un sentido de agencia para estos dispositivos ayudará a los amputados a sentirse intrínsecamente en control de sus miembros artificiales, un aspecto clave de la aceptación del usuario, Marasco y sus compañeros informaron este miércoles en la revista Medicina traslacional de la ciencia .

En el futuro cercano, los autores escribieron, Este enfoque podría inspirar sistemas de retroalimentación portátiles u otros que podrían permitir a los amputados guiar y controlar sus prótesis de manera intuitiva. restaurando el lujo del movimiento inconsciente.

Dar a los usuarios una mayor sensación de que son los instigadores del movimiento será más importante a medida que avance la tecnología de las prótesis. escribieron los autores. Aunque muchas de esas extremidades artificiales serán capaces de moverse de forma independiente, Es poco probable que los usuarios los acepten si no sienten que son extensiones naturales de su deseo de mudarse.

Para idear un menú de vibraciones que señalaría 22 movimientos separados de la mano, los investigadores trabajaron en gran medida con seis participantes a los que se les había amputado un brazo. Todos se habían sometido a una reinervación nerviosa dirigida, un procedimiento que permite el establecimiento de un vínculo entre el cerebro y la máquina al redirigir los nervios amputados a los músculos restantes.

Con una unidad de vibración de mano, entregaron un ligero zumbido (entre 70 y 110 hercios funcionaron mejor) a los músculos en la parte de la parte superior del brazo, el bíceps, tríceps músculos braquial y pectoral, que permanecieron intactos. Usando su mano intacta en el lado opuesto, los participantes informaron qué movimiento complejo asociaban más con el zumbido que sentían.

Los investigadores también trabajaron con voluntarios sanos para mapear el sistema de retroalimentación más eficaz. Algunas de las conexiones entre la vibración y los movimientos de las manos parecían diferir poco de una persona a otra. Los investigadores encontraron que ciertos puntos de vibración provocaban habitualmente el agarre del cilindro (o el cierre del puño), la empuñadura del trípode (en la que el pulgar, dedo índice y dedo medio se unen) y el clásico pellizco fino del pulgar y el dedo índice. Las combinaciones de vibraciones de retroalimentación provocaron algunos otros movimientos manuales.

"De hecho, podemos utilizar la ilusión perceptiva del movimiento para proporcionar a los amputados la sensación de que su mano se mueve de formas muy complejas y naturalistas". "Dijo Marasco.

Aunque puede ayudar primero a los amputados que usan prótesis, el enfoque que usó su equipo puede ayudar algún día a los pacientes cuyos movimientos se han visto afectados por un accidente cerebrovascular, trastorno del movimiento o lesión de la médula espinal, él dijo.

El equipo de investigación ya está explorando formas de expandir estas técnicas a los pacientes que han perdido una pierna. Y están trabajando para empaquetar el sistema en una prótesis que permita a los pacientes operar el sistema a diario.

Silvestro Micera del Instituto BioRobotics de Pisa, Italia, también ha dirigido un equipo de investigadores con el objetivo de restaurar el circuito de retroalimentación que permitiría un movimiento más suave de las prótesis. El próximo desafío para equipos como el suyo y el de Marasco, dijo Micera, "será utilizar esta retroalimentación propioceptiva durante las tareas de agarre funcional reales y en combinación con la sensación táctil".

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