Dos personas con lesión medular recuperan el sentido del tacto

Este nuevo desarrollo utiliza estimulación cerebral para generar una percepción táctil compleja mientras se emplea una extremidad biónica fijada a una silla o silla de ruedas. En el estudio, dos personas con lesiones medulares pudieron sentir los objetos que manipulaban con estas extremidades, marcando un hito en la integración de tecnología biónica y sensaciones humanas.

El sentido del tacto nos aporta riqueza e independencia. En el caso de las personas que padecen una lesión de la médula espinal, las señales eléctricas que llegan de la mano al cerebro y que deberían permitirles sentir sensaciones táctiles se ven bloqueadas por la lesión y se pierde el sentido del tacto.

Los seres humanos podemos realizar una cantidad asombrosa de tareas con las manos sin mirarlas. Pero si llevamos guantes que amortiguan el sentido del tacto, muchas de esas tareas sencillas se vuelven frustrantes. Se pierde la propiocepción (capacidad de percibir la posición y el movimiento relativos de tu cuerpo).

«La mayoría de las personas no se dan cuenta de la frecuencia con la que dependen del tacto en lugar de la vista: al escribir, caminar, al levantar un vaso de agua endeble», explica Charles Greenspon, neurocientífico de la Universidad de Chicago. «Si no puedes sentir, tienes que estar constantemente pendiente de tu mano mientras haces cualquier cosa, y aun así corres el riesgo de derramar, aplastar o dejar caer objetos».

Greenspon ya habían publicado 'Nature Biomedical Engineering' y 'Science' que mostraban un importante progreso en una tecnología diseñada para abordar precisamente este problema: la estimulación eléctrica directa y cuidadosamente cronometrada del cerebro que puede recrear la retroalimentación táctil para dar una «sensación» matizada a las manos protésicas.

Los investigadores, que forman parte del Cortical Bionics Research Group, han descubierto un método para codificar las sensaciones táctiles naturales de la mano mediante patrones específicos de microestimulación en electrodos implantables en el cerebro. Esto permite a las personas con lesiones de la médula espinal no solo controlar un brazo biónico con su cerebro, sino también sentir bordes táctiles, formas, curvaturas y movimientos, algo que hasta ahora no había sido posible.

El método de los investigadores para la sensación protésica consiste en colocar diminutos conjuntos de electrodos en las partes del cerebro responsables de mover y sentir la mano. Por un lado, un participante puede mover un brazo robótico simplemente pensando en el movimiento y, por el otro lado, los sensores de esa extremidad robótica pueden activar pulsos de actividad eléctrica llamados microestimulación intracortical (ICMS) en la parte del cerebro dedicada al tacto.

«Por primera vez, la investigación ha ido más allá de todo lo que se había hecho antes en el campo de las interfaces cerebro-ordenador: transmitimos sensaciones táctiles relacionadas con la orientación, la curvatura, el movimiento y las formas 3D a un participante que utilizaba una extremidad biónica controlada por el cerebro. Ahora estamos en otro nivel de tacto artificial. Creemos que esta riqueza es crucial para lograr el nivel de destreza, manipulación y una experiencia táctil altamente dimensional típica de la mano humana», afirma Giacomo Valle, autor principal del estudio y profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia).

A los dos participantes se les colocaron implantes cerebrales en las regiones sensoriales y motoras del cerebro que representan el brazo y la mano. A lo largo de años, los investigadores pudieron registrar y decodificar los diferentes patrones de actividad eléctrica que se producían en el cerebro relacionados con la intención motora del brazo y la mano.

En esta ocasión la actividad eléctrica todavía estaba presente en el cerebro, pero la parálisis impedía que llegara a la mano.

La decodificación y el descifrado de señales cerebrales con esta tecnología es única y permite a los participantes controlar directamente un brazo y una mano biónicos con el cerebro para interactuar con el entorno.

Los participantes describieron la sensación de un suave y deslizante roce que pasaba suavemente por sus dedos, a pesar de que el estímulo se transmitía en pasos pequeños y discretos. Los científicos atribuyen este resultado a la notable capacidad del cerebro para unir las entradas sensoriales e interpretarlas como experiencias coherentes y conmovedoras al «rellenar» los vacíos en la percepción.

El método de activar electrodos secuencialmente también mejoró significativamente la capacidad de los participantes para distinguir formas táctiles complejas y responder a los cambios en los objetos que tocaban. A veces podían identificar letras del alfabeto «trazadas» eléctricamente en las yemas de sus dedos, y podían usar un brazo biónico para estabilizar un volante cuando comenzaba a resbalarse de sus manos.

Estos avances ayudan a acercar la retroalimentación biónica a las capacidades precisas, complejas y adaptativas del tacto natural, allanando el camino para prótesis que permiten un manejo seguro de objetos cotidianos y respuestas a estímulos cambiantes..

«Hemos encontrado una forma de escribir estos 'mensajes táctiles' mediante microestimulación utilizando los diminutos electrodos del cerebro y hemos descubierto una forma única de codificar sensaciones complejas. Esto ha permitido una retroalimentación sensorial y una experiencia más vívidas al utilizar una mano biónica», afirma Valle.

Al utilizar la interfaz cerebro-computadora, los ci entíficospudieron decodificar la intención de movimiento del cerebro del participante para controlar un brazo biónico. Como el brazo biónico tiene sensores, cuando un objeto entra en contacto con estos sensores, la estimulación se envía al cerebro y el participante siente la sensación como si estuviera en su mano. Esto significa que los pacientes podrían completar tareas complejas con un brazo biónico con más precisión de lo que era posible anteriormente, como recoger un objeto y moverlo de un lugar a otro.

La investigación es sólo el primer paso para que los pacientes con lesiones de la médula espinal puedan sentir este nivel de tacto complejo. Para captar todas las características del tacto complejo que los investigadores ahora pueden codificar y transmitir al usuario, se necesitan sensores más complejos y tecnología robótica (por ejemplo, piel protésica).

El método también es prometedor para personas con otros tipos de pérdida sensorial. De hecho, el grupo también ha colaborado con cirujanos y obstetras de la Universidad de Chicago en el Proyecto de Senos Biónicos , cuyo objetivo es producir un dispositivo implantable que pueda restaurar el sentido del tacto después de una mastectomía.