Javier Collado

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Alvaro Sánchez. Por primera vez, los científicos de Caltech han inducido sensaciones naturales en el brazo de un hombre paralítico mediante la estimulación de una determinada región del cerebro con una pequeña serie de electrodos. El paciente tiene una lesión de médula espinal de alto nivel y, además de no poder mover sus extremidades, tampoco puede sentirlas. El trabajo podría algún día permitir que las personas paralizadas que usan prótesis puedan sentir una reacción física de los sensores colocados en estos dispositivos.

La investigación se realizó en el laboratorio de Richard Andersen, James G. Boswell Profesor de Neurociencia, T & C Chen Brain-Machine Interface Center Leadership Chair, y director del Centro de Interfaz T & C Chen Brain-Machine. Un artículo que describe el trabajo aparece en la edición del 10 de abril de la revista eLife.

La corteza somatosensorial es una tira de cerebro que gobierna sensaciones corporales, sensaciones propioceptivas (sensaciones de movimiento o la posición del cuerpo en el espacio) y sensaciones cutáneas (las de presión, vibración, tacto y similares). Antes del nuevo trabajo, los implantes neuronales dirigidos a áreas cerebrales similares producían predominantemente sensaciones tales como hormigueo o zumbido en la mano. El implante del laboratorio de Andersen puede producir una sensación mucho más natural a través de la estimulación intracortical, similar a las sensaciones experimentadas por el paciente antes de su lesión.

El paciente se había paralizado de los hombros hacia abajo hace tres años después de una lesión de la médula espinal. Dos matrices de pequeños electrodos se insertaron quirúrgicamente en su corteza somatosensorial. Utilizando las matrices, los investigadores estimularon las neuronas en la región con muy pequeños pulsos de electricidad. El participante informó sentir diferentes sensaciones naturales, como apretar, golpear ligeramente, una sensación de movimiento hacia arriba y varias otras, que variarían en tipo, intensidad y ubicación, dependiendo de la frecuencia, amplitud y ubicación de la estimulación de las matrices. . Es la primera vez que tales sensaciones naturales han sido inducidas por la estimulación neuronal intracortical.

«Fue bastante interesante», dice el participante del estudio sobre las sensaciones. «Fue un montón de pellizcos, exprimidos, movimientos, cosas así. Con suerte, ayuda a alguien en el futuro».

Aunque los diferentes tipos de estimulación indujeron sensaciones variables, los códigos neuronales que rigen las sensaciones físicas específicas todavía no están claros. En el trabajo futuro, los investigadores esperan determinar las formas precisas para colocar los electrodos y estimular las áreas somatosensoriales del cerebro con el fin de inducir sentimientos específicos y crear una especie de diccionario de estimulaciones y sus correspondientes sensaciones.

El siguiente gran paso, según Andersen, es integrar la tecnología con las prótesis neuronales existentes. En 2015, el laboratorio de Andersen desarrolló interfaces cerebro-máquina (BMI) para conectar un brazo robótico protésico a los electrodos implantados en la región del cerebro que gobierna las intenciones. De esta manera, un hombre paralítico pudo utilizar el brazo protésico para extender la mano, tomar una taza y llevársela a la boca para tomar un trago. Conectar el dispositivo con la corteza somatosensorial crearía un BMI bidireccional que permitiría a una persona paralizada volver a sentir, mientras usa prótesis de extremidades.

«Actualmente, el único feedback disponible para las prótesis neuronales es visual, lo que significa que los participantes pueden observar la operación controlada por el cerebro de las extremidades robóticas para realizar correcciones», dice Andersen. «Sin embargo, una vez que se capta un objeto, es esencial tener también información somatosensorial para manipular el objeto con destreza. Las sensaciones somatosensoriales inducidas por estimulación tienen la ventaja añadida potencial de producir una sensación de encarnación, por ejemplo, un participante puede sentir con el tiempo la extremidad robótica es una parte de su cuerpo «.

Journal Reference:

  1. Michelle Armenta Salas, Luke Bashford, Spencer Kellis, Matiar Jafari, HyeongChan Jo, Daniel Kramer, Kathleen Shanfield, Kelsie Pejsa, Brian Lee, Charles Y Liu, Richard A Andersen. Proprioceptive and cutaneous sensations in humans elicited by intracortical microstimulation. eLife, 2018; 7 DOI: 10.7554/eLife.32904

California Institute of Technology. «Paralyzed patient feels sensation again.» ScienceDaily, 10 April 2018.