Ciudad de México.- El desarrollo de nuevas prótesis que permitan a pacientes con amputación de brazo reinsertarse en el mercado laboral es el principal objetivo de investigadores del Cinvestav, quienes han anunciado la creación de un prototipo de brazo inteligente capaz de coordinar sus movimientos a partir de los impulsos cerebrales relacionados con esta extremidad.
Con la utilización de un sistema denominado Brain Computated Interface (BCI), el equipo dirigido por el doctor Roberto Muñoz Guerrero, de la Sección de Biolectrónica del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav), diseñó los primeros ejemplares de este brazo inteligente.
Luego de 12 años de trabajo, estos brazos capaces de replicar los movimientos rotatorios del brazo, así como realizar las funciones básicas de esta extremidad, se encuentran en etapas de prueba con personas que han perdido el brazo, principalmente con los trabajadores de la industria manufacturera.
"Las pruebas ya superaron la etapa de experimentación con animales y ahora están en prueba con pacientes amputados", explica el doctor Muñoz Guerrero, quien encabeza este proyecto junto con otro investigador titular y siete estudiantes de posgrado.
El mecanismo con el que buscan la reinserción laboral de los pacientes apuntados se basa en sistema conocido como Brain Computated Interface (BCI).
"Lo que se hace con esta prótesis es encontrar el punto exacto donde se emite la señal en el cerebro y diferenciar esa firma eléctrica del resto de impulsos eléctricos relacionados con otros movimientos. Ahí es donde colocamos los electrodos".
Lo anterior, dice, parte de que todos los patrones de movimiento quedan en la memoria del amputado y se pueden identificar para que a través del pensamiento se controle la prótesis.
Frente a las prótesis comunes, el uso de este brazo inteligente no requiere técnicas invasivas o quirúrgicas en el paciente.
"Muchos neurólogos han encontrado nuevos usos con electrodos en forma de aguja, los injertan en el cráneo del paciente y pueden detectar puntos de memoria".
Estos métodos requieren cuidados estrictos, pues estos electrodos se integran en áreas inferiores de la primera capa del cerebro.
Destaca que una de las ventajas de este proyecto es que la prótesis inteligente ofrece una mayor libertad de control por parte del paciente, pues el resto de las prótesis convencionales necesitan que éste las recargue en el costado de su cuerpo para mantener su estabilidad.
"Este proyecto trabaja de forma inversa a las prótesis convencionales, pues nuestra máquina inteligente debe aprender a interpretar las intenciones de movimiento del paciente", indica.
Esta interpretación se basa en el procesamiento de imágenes y movimientos con modelos tomados de personas sin amputación.
Las imágenes buscan entregarle a la prótesis los movimientos de desplazamientos básicos, como saludar o llevarse algo a la boca. El investigador asegura que como máquina inteligente tiene capacidad de aprendizaje.
"Estamos trabajando sobre la posibilidad de que la prótesis se haga utilizando el pensamiento. Esto consiste en que todos los patrones de movimiento que quedan en la memoria del paciente puedan controlar la prótesis".
Funcionamiento selectivo
Para explicar la forma en la que funciona esta prótesis inteligente, el doctor Muñoz compara toda la cantidad de impulsos eléctricos que fluyen en el cerebro con la cantidad de voces que se escuchan en un estadio.
Nosotros "detectamos la señal desde la superficie del cráneo, en el cuero cabelludo. Es como tratar de identificar la voz de una persona en medio de un estadio".
Reconoce que el reto de esta técnica reside en cómo discriminar entre estas "voces" y seleccionar las que sirven a la prótesis.
Esta conexión entre las zonas del cerebro involucradas y el sistema mecánico del sustituto inteligente inicia con un grupo de cuatro o cinco electrodos que transportan las señales desde la cabeza hasta el sistema eléctrico.
La hipótesis de la que parten los trabajos de la sección de Bioelectrónica del Cinvestav es que una persona que nació con sus extremidades completas conserva aun después de la amputación una memoria de los movimientos.
Explica que para la realización de un mapeo de la actividad eléctrica del cerebro se pueden utilizar hasta 40 electrodos. Sin embargo, esta prótesis requiere de un menor número de electrodos, fabricados con una aleación de cloruro de plata. "Lo que nosotros necesitamos sólo es detectar la zona motora y de la imaginación".
Una vez detectadas estas señales se activan los movimientos de la mano artificial que previamente fueron programados en laboratorio través de secuencias motoras.
Frente a los tres o cuatro movimientos diferentes que hacen las prótesis comerciales, destaca Muñoz Guerrero, la desarrollada por su equipo puede realizar entre 50 y 60 movimientos cotidianos, incluyendo el movimiento del hombro.
La distribución, comodidad y peso de la prótesis la describe como un desarrollo 60% electrónico, con los procesadores de señal y los algoritmos. El resto se divide con un aproximado de 30% de sistema mecánico y 10% de presentación y recubrimiento estéticos.
Otra meta de este proyecto es que los pacientes no rechacen la prótesis. Explica el doctor Muñoz que la exigencia que el uso de esta extensión genera en el paciente durante el periodo de entrenamiento lleva a muchos de ellos a abandonar el adiestramiento y recurrir a prótesis más convencionales.
Foto: CuartOscuro
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