La tecnología permite a los amputados controlar un brazo robótico con la mente

Investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities han desarrollado una tecnología más precisa y menos invasiva que permite a los amputados mover un brazo robótico usando sus señales cerebrales en lugar de sus músculos.

Muchas extremidades protésicas comerciales actuales utilizan un sistema de cable y arnés controlado por los hombros o el pecho, y las extremidades más avanzadas utilizan sensores para detectar movimientos musculares sutiles en la extremidad existente de un paciente por encima del dispositivo. Sin embargo, ambas opciones pueden ser engorrosas, poco intuitivas y requieren meses de práctica para que las personas amputadas aprendan a moverlas.

Investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad, con la ayuda de colaboradores de la industria, han creado un pequeño dispositivo implantable que se adhiere al nervio periférico del brazo de una persona. Cuando se combina con una computadora de inteligencia artificial y un brazo robótico, el dispositivo puede leer e interpretar señales cerebrales, lo que permite a los amputados de las extremidades superiores controlar el brazo usando solo sus pensamientos.

El artículo más reciente de los investigadores se publica en la Revista de Ingeniería Neuraluna revista científica revisada por pares para el campo interdisciplinario de la ingeniería neuronal.

«Es mucho más intuitivo que cualquier sistema comercial», dijo Jules Anh Tuan Nguyen, investigador postdoctoral y Ph.D. en ingeniería biomédica de la Universidad de Minnesota Twin Cities. graduado. «Con otros sistemas protésicos comerciales, cuando los amputados quieren mover un dedo, en realidad no piensan en mover un dedo. Están tratando de activar los músculos de su brazo, ya que eso es lo que lee el sistema. Por eso, estos Los sistemas requieren mucho aprendizaje y práctica. Para nuestra tecnología, debido a que interpretamos la señal nerviosa directamente, conoce la intención del paciente. Si quiere mover un dedo, todo lo que tiene que hacer es pensar en mover ese dedo».

Nguyen ha estado trabajando en esta investigación durante aproximadamente 10 años con el profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Minnesota, Zhi Yang, y fue uno de los desarrolladores clave de la tecnología de chips neuronales.

El proyecto comenzó en 2012 cuando Edward Keefer, un neurocientífico de la industria y director ejecutivo de Nerves, Incorporated, se acercó a Yang para crear un implante nervioso que pudiera beneficiar a las personas amputadas. La pareja recibió fondos de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del gobierno de EE. UU. y desde entonces han realizado varios ensayos clínicos exitosos con amputados reales.

Los investigadores también trabajaron con la oficina de Comercialización de Tecnología de la Universidad de Minnesota para formar una startup llamada Fasikl, un juego de palabras con la palabra «fascículo» que se refiere a un haz de fibras nerviosas, para comercializar la tecnología.

«El hecho de que podamos impactar a personas reales y algún día mejorar la vida de los pacientes humanos es realmente importante», dijo Nguyen. «Es divertido desarrollar nuevas tecnologías, pero si solo estás haciendo experimentos en un laboratorio, no afecta directamente a nadie. Por eso queremos estar en la Universidad de Minnesota, involucrándonos en ensayos clínicos. En el pasado tres o cuatro años, he tenido el privilegio de trabajar con varios pacientes humanos. Puedo emocionarme mucho cuando puedo ayudarlos a mover el dedo o ayudarlos a hacer algo que antes no creían que fuera posible».

Una gran parte de lo que hace que el sistema funcione tan bien en comparación con tecnologías similares es la incorporación de inteligencia artificial, que utiliza el aprendizaje automático para ayudar a interpretar las señales del nervio.

«La inteligencia artificial tiene la tremenda capacidad de ayudar a explicar muchas relaciones», dijo Yang. «Esta tecnología nos permite registrar datos humanos, datos nerviosos, con precisión. Con ese tipo de datos nerviosos, el sistema de inteligencia artificial puede llenar los vacíos y determinar qué está pasando. Eso es algo realmente importante, poder combinar este nuevo chip tecnología con IA Puede ayudar a responder muchas preguntas que antes no podíamos».

La tecnología tiene beneficios no solo para los amputados, sino también para otros pacientes que sufren trastornos neurológicos y dolor crónico. Yang ve un futuro en el que ya no se necesitarán cirugías cerebrales invasivas y en su lugar se podrá acceder a las señales cerebrales a través del nervio periférico.

Además, el chip implantable tiene aplicaciones que van más allá de la medicina.

En este momento, el sistema requiere cables que atraviesan la piel para conectarse a la interfaz de IA exterior y al brazo robótico. Pero, si el chip pudiera conectarse de forma remota a cualquier computadora, les daría a los humanos la capacidad de controlar sus dispositivos personales, un automóvil o un teléfono, por ejemplo, con sus mentes.

«Algunas de estas cosas realmente están sucediendo. Mucha investigación se está moviendo de lo que está en la llamada categoría de ‘fantasía’ a la categoría científica», dijo Yang. «Esta tecnología fue diseñada para amputados, sin duda, pero si hablas de su verdadero potencial, esto podría aplicarse a todos nosotros».