Keven Walgamott tenía un buen "presentimiento" acerca de levantar el huevo sin aplastarlo. Lo que parece simple para casi todos los demás puede ser una tarea más hercúlea para Walgamott, quien perdió su mano izquierda y parte de su brazo en un accidente eléctricoHace 17 años. Pero estaba probando el prototipo de una prótesis de brazo de alta tecnología con dedos que no solo pueden moverse, sino que pueden moverse con sus pensamientos. Y gracias a un equipo de ingeniería biomédica de la Universidad de Utah, "sintió"el huevo lo suficientemente bien como para que su cerebro pudiera decirle a la mano protésica que no apriete demasiado.
Eso se debe a que el equipo, dirigido por el profesor asociado de ingeniería biomédica de la Universidad de Utah, Gregory Clark, ha desarrollado una forma para que el "brazo LUKE" llamado así por la mano robótica que Luke Skywalker obtuvo en "El imperio contraataca" imitela forma en que una mano humana siente los objetos enviando las señales apropiadas al cerebro. Sus hallazgos fueron publicados en un nuevo artículo escrito en coautoría por el estudiante de doctorado en ingeniería biomédica de la Universidad de Washington Jacob George, el ex estudiante de doctorado David Kluger, Clark y otros colegas en la última ediciónde la revista Ciencia robótica .
"Cambiamos la forma en que enviamos esa información al cerebro para que coincida con el cuerpo humano. Y al hacer coincidir el cuerpo humano, pudimos ver mejores beneficios", dice George. "Estamos haciendo más realistas biológicamenteseñales. "
Eso significa que una persona amputada que lleva el brazo protésico puede sentir el tacto de algo suave o duro, comprender mejor cómo levantarlo y realizar tareas delicadas que de otro modo serían imposibles con una prótesis estándar con ganchos de metal o garras en las manos.
"Casi me hace llorar", dice Walgamott sobre el uso del brazo LUKE por primera vez durante las pruebas clínicas en 2017. "Fue realmente asombroso. Nunca pensé que podría volver a sentir en esa mano".
Walgamott, un agente de bienes raíces de West Valley City, Utah, y uno de los siete sujetos de prueba en la Universidad de Utah, pudo arrancar uvas sin triturarlas, levantar un huevo sin romperlo y tomar la mano de su esposa conuna sensación en los dedos similar a la de una persona sin discapacidad.
"Una de las primeras cosas que quiso hacer fue ponerse su anillo de bodas. Es difícil de hacer con una mano", dice Clark. "Fue muy conmovedor".
La forma en que se logran esas cosas es a través de una serie compleja de cálculos y modelos matemáticos.
El brazo LUKE
El brazo LUKE ha estado en desarrollo durante unos 15 años. El brazo en sí está hecho principalmente de motores metálicos y partes con una "piel" de silicona transparente sobre la mano. Está alimentado por una batería externa y conectado a una computadora.fue desarrollado por DEKA Research & Development Corp., una empresa con sede en New Hampshire fundada por el inventor de Segway Dean Kamen.
Mientras tanto, el equipo de la Universidad de Utah ha estado desarrollando un sistema que permite que el brazo protésico toque los nervios del usuario, que son como cables biológicos que envían señales al brazo para que se mueva. Lo hace gracias a un invento de la Universidad deEl profesor emérito de ingeniería biomédica de Utah, Richard A. Normann, llamó la matriz de electrodos inclinados de Utah. La matriz es un conjunto de 100 microelectrodos y cables que se implantan en los nervios del amputado en el antebrazo y se conectan a una computadora fuera del cuerpo. La matriz interpreta elseñales de los nervios del brazo que aún quedan, y la computadora las traduce a señales digitales que le dicen al brazo que se mueva.
Pero también funciona al revés. Para realizar tareas como levantar objetos requiere algo más que decirle al cerebro que se mueva la mano. La mano protésica también debe aprender a "sentir" el objeto para saber cuánta presiónesforzarse porque no puede darse cuenta de eso con solo mirarlo.
En primer lugar, el brazo protésico tiene sensores en la mano que envían señales a los nervios a través de la matriz para imitar la sensación que tiene la mano al agarrar algo. Pero igualmente importante es cómo se envían esas señales. Se trata de comprender cómo funciona el cerebrotransiciones en la información cuando toca algo por primera vez. En el primer contacto con un objeto, un estallido de impulsos recorre los nervios hasta el cerebro y luego disminuye. Recrear esto fue un gran paso.
"El simple hecho de proporcionar sensación es un gran problema, pero la forma en que envía esa información también es de vital importancia, y si la hace más realista desde el punto de vista biológico, el cerebro la entenderá mejor y el rendimiento de esta sensación también será mejor".dice Clark.
Para lograr eso, el equipo de Clark usó cálculos matemáticos junto con los impulsos registrados del brazo de un primate para crear un modelo aproximado de cómo los humanos reciben estos diferentes patrones de señal. Ese modelo luego se implementó en el sistema LUKE Arm.
Investigación futura
Además de crear un prototipo del brazo LUKE con sentido del tacto, el equipo en general ya está desarrollando una versión que es completamente portátil y no necesita estar conectada a una computadora fuera del cuerpo. En cambio, todo estaría conectadoinalámbricamente, dando al usuario total libertad.
Clark dice que la matriz de electrodos inclinados de Utah también es capaz de enviar señales al cerebro para algo más que el sentido del tacto, como el dolor y la temperatura, aunque el artículo aborda principalmente el tacto. Y aunque su trabajo actualmente solo ha involucrado a amputados queperdieron sus extremidades debajo del codo, donde se encuentran los músculos para mover la mano, Clark dice que su investigación también podría aplicarse a aquellos que perdieron los brazos por encima del codo.
Clark espera que en 2020 o 2021, tres sujetos de prueba puedan llevarse el brazo a casa para usarlo, pendiente de la aprobación regulatoria federal.
La investigación involucra a una serie de instituciones, incluido el Departamento de Neurocirugía de la U, el Departamento de Medicina Física y Rehabilitación y el Departamento de Ortopedia, el Departamento de Biología y Anatomía Organismal de la Universidad de Chicago, el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Clínica Cleveland y las empresas de neurotecnología de UtahRipple Neuro LLC y Blackrock Microsystems. El proyecto está financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y la Fundación Nacional de Ciencias.
"Este es un esfuerzo interdisciplinario increíble", dice Clark. "No podríamos haberlo hecho sin los esfuerzos sustanciales de todos en ese equipo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :