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Una diferencia que ha separado durante mucho tiempo el ámbito de la ciencia ficción y la realidad, al menos en términos de prótesis y aumento humano artificial, es nuestra capacidad para tejer componentes sintéticos o cibernéticos sin problemas en el cuerpo humano. En Guerra de las galaxias, Star Trekque Marvel Cinematic Universe, o juegos como Deus Ex, se tratan como problemas que se resuelven hasta cierto punto. En la vida real, construir extremidades artificiales con habilidades sofisticadas de agarre o equilibrio sigue siendo mucho trabajo en progreso. Pero el brazo protésico que discutimos anteriormente, que ahora se conoce oficialmente como el brazo Deca LUKE (y que lleva el nombre de Luke Skywalker), ahora ha ido más allá y ha restaurado parcialmente la capacidad del amputado para sentir sensación de nuevo
El documento de resumen, en Science Robotics, establece:
Las imágenes electromiográficas de los músculos residuales del brazo se decodifican para proporcionar un control independiente y proporcionado de las manos y las muñecas de los seis DOF protésicos: el brazo DEKA LUKE. La activación de los sensores de contacto en la prótesis da como resultado una microestimulación intraneural de las fibras nerviosas sensoriales residuales a través de la matriz de implantes de matriz de electrodo inclinado de Utah, despertando así la percepción táctil en las manos de los fantasmas. Con la retroalimentación sensorial activada, los participantes mostraron una mayor precisión en la fuerza de agarre y pudieron manipular mejor los objetos frágiles. Con la exploración activa, los participantes también pueden distinguir entre objetos pequeños y grandes y entre objetos blandos y duros. Cuando la retroalimentación sensorial es biomimética, diseñada para imitar señales sensoriales naturales, los participantes pueden identificar objetos significativamente más rápido que mediante el uso de algoritmos de codificación tradicionales que solo dependen de la intensidad del estímulo actual. Por lo tanto, el toque artificial se puede crear modelando la retroalimentación sensorial, y los patrones inspirados biológicamente dan lugar a percepciones que son más interpretables y útiles.
La La matriz de electrodos inclinados de Utah se desarrolló para la implantación en el sistema nervioso periférico. Como su nombre lo indica, la disposición de silicio de 100 micras de largo 1.5 mm sobresale de un sustrato pequeño, con longitudes de electrodo que van desde 0.5 mm a 1 mm. Las matrices de electrodos se han utilizado junto con la versión no inclinada (matriz de electrodos de Utah) para estudiar el procesamiento de información paralela y cómo se controlan los músculos.
El brazo LUKE se ha modificado para transmitir información al cerebro humano, lo que permite que un amputado sienta información sobre los objetos que posee. Investigaciones anteriores han demostrado que la capacidad de sentir algo es la clave para saber lo difícil que es agarrarlo, soltarlo y mucho más difícil evitar destruir objetos.
"Cambiamos la forma en que enviamos esa información al cerebro para que coincida con el cuerpo humano. Y al hacer coincidir el cuerpo humano, podemos ver mejores beneficios ", dijo Jacob George, autor del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en la Universidad de Utah. "Hacemos señales que son biológicamente más realistas".
Keven Walgamott. Crédito de la imagen: Dan Hixson / Facultad de Ingeniería de la Universidad de Utah.
Uno de los amputados que recibió un brazo, Keven Walgamott, logró sacar el vino de su tronco sin destruirlo, tomando el huevo sin romperlo ni romperlo, e incluso sostuvo la mano de su esposa. Informó una sensación similar en sus "dedos" con manos humanas. "Casi me hizo llorar", dijo Walgamott después de usar LUKE Arm por primera vez en 2017. "Eso fue increíble. Nunca pensé que volvería a sentir en esa mano. "
Hacer que el brazo funcione es un proceso complicado. La investigación sobre cómo ayudar a un amputado a sentirse conectando la prótesis a los nervios que quedan en el brazo ha estado sucediendo durante años. Pero en realidad transmite sensación requiere algo más que unir las manos a los nervios que se pueden hacer para enviar órdenes de "movimiento". Para interactuar con los nervios, la mano debe tener sensores en su interior que puedan transportar datos de una manera que los nervios puedan entender como una sensación. La transmisión de datos de impulsos nerviosos en lo que parece ser un modelo de neuronas en picado basado en la descripción es la clave para que el brazo realmente funcione. (El sitio señala: "En el primer contacto de un objeto, las explosiones por impulso mueven los nervios al cerebro y luego disminuyen gradualmente. Crear esto es un gran paso").
Los investigadores aparentemente modelaron la transmisión de nervios en primates para entender cómo construir un modelo equivalente en humanos. El equipo ahora está trabajando en una versión del brazo Deca LUKE que puede ser completamente móvil, en lugar de transferirse parcialmente a computadoras fuera del cuerpo. La El Utah Slanted Electrode Array es capaz de transmitir señales que transmiten más que solo el tacto: el dolor y la temperatura también se pueden señalar, aunque esta investigación se centra en el tacto, no en otros sentidos. En el futuro, el equipo quiere expandirse para abordar la necesidad de amputaciones por encima del codo, así como el trabajo existente con pacientes que han perdido extremidades por debajo del codo. Se espera que los pacientes puedan equiparse con brazos LUKE que pueden llevar a casa y usar en 2020 o 2021. Los brazos han estado en desarrollo durante alrededor de 15 años
Crédito de imagen: Dan Hixson / Facultad de Ingeniería de la Universidad de Utah.
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