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Medicina

Prótesis inspirada en Luke Skywalker de “Star Wars” permite que un amputado sienta objetos

Por Ashley Strickland

(CNN) — Hace unos 17 años, Keven Walgamott perdió la mano izquierda y parte del antebrazo en un accidente eléctrico. Ahora, Walgamott puede usar sus pensamientos para decirles a los dedos de su mano biónica que recojan huevos y uvas. El brazo protésico que probó también le permitió a Walgamott sentir los objetos que sujetaba.

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Un equipo de ingeniería biomédica de la Universidad de Utah creó el “brazo LUKE”, nombrado en honor a la mano robótica que Luke Skywalker obtiene en Star Wars: El Imperio Contraataca después de que Darth Vader le cortara la mano con un sable de luz.

Un nuevo estudio publicado este miércoles en la revista Science Robotics explicó cómo el brazo revivió la sensación del tacto para Walgamott. La Universidad de Chicago y la Clínica Cleveland también participaron en el estudio.

Las investigaciones anteriores han indicado que la capacidad de sentir las cosas es clave para los amputados. Sin esa sensación, es fácil apretar demasiado fuerte y aplastar un objeto cuando se trata de levantarlo con una prótesis, especialmente si se usan ganchos y garras de metal.

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El brazo LUKE envía señales al cerebro para imitar la forma en que una mano humana puede sentir la información sobre un objeto, como si es blando, duro, liviano o pesado.

“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”, dijo Jacob George, autor del estudio y estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en la Universidad de Utah “Estamos haciendo señales biológicamente más realistas”.

Walgamott es un agente de bienes raíces de West Valley City, Utah. Participó en el estudio como uno de los siete sujetos de prueba.

Walgamott realizó varias tareas diarias de la vida con una y dos manos mientras usaba la prótesis sensorizada, como mover un huevo (A), recoger uvas (B), enviar mensajes de texto a su teléfono (C) y darle la mano a su esposa (D).

Durante diferentes pruebas con el brazo LUKE, Walgamott pudo manejar objetos frágiles como quitar uvas de sus tallos y recoger un huevo sin aplastarlo ni romperlo. Incluso pudo sostener la mano de su esposa y reportó tener una sensación similar en los dedos del brazo a la de una mano humana.

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“Casi me hace llorar”, dijo Walgamott después de usar el brazo LUKE por primera vez en 2017. “Fue realmente increíble. Nunca pensé que podría volver a sentir esa mano”.

Una matriz de electrodos que se implantó en el brazo del participante.

Los investigadores utilizaron el modelado y las matemáticas para hacer que el brazo fuera un éxito. Fue desarrollado durante 15 años y está compuesto de motores de metal con una capa de silicona transparente que imita la piel. Fue creador por la empresa DEKA Research and Development Corp., con sede en New Hampshire, fundada por el inventor de Segway Dean Kamen.

El brazo consume energía de una batería externa y también está conectado a una computadora.

A la universidad se le ocurrió el sistema que le permitiría integrarse con el cuerpo humano para que el brazo pudiera recibir señales. Richard A. Normann, distinguido profesor emérito de Utah, inventó la Matriz de Electrodos Inclinados de Utah, una agrupación de 100 microelectrodos y cables implantados en los nervios del antebrazo y conectados a una computadora externa.

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La matriz pudo leer las señales de los nervios que quedaban en el brazo de Walgamott mientras la computadora las convertía en señales digitales. Las señales actúan como mensajes para que el brazo se mueva.

Pero para tener éxito, las cosas también tienen que funcionar de la manera opuesta, lo que significa que el brazo LUKE debía ser capaz de detectar objetos y comprender la presión necesaria para sostenerlos.

Los sensores en la mano del brazo LUKE envían señales a través de la matriz a los nervios existentes, comunicando la sensación que la mano debe estar recibiendo cuando toca algo.

Esto imita la forma en que las señales se envían al cerebro cuando una mano humana encuentra algo por primera vez, lo que se basa en una explosión de impulso liberada de los nervios al cerebro.

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Para recrear esto en el brazo LUKE, los investigadores registraron los impulsos tal como ocurrieron en el brazo de un primate. Esto les permitió crear un modelo que se integró en el sistema de brazo protésico.

“El simple hecho de proporcionar sensación es un gran problema, pero la forma en que envías esa información también es sumamente importante, y si la haces más realista biológicamente, el cerebro la entenderá mejor y el rendimiento de esta sensación también será mejor”, dijo Gregory Clark, líder del equipo de estudio y profesor asociado de ingeniería de Utah.

En el estudio, el brazo LUKE también pudo ayudar a detectar otras cosas como la temperatura y el dolor.

Los siguientes pasos incluyen crear un brazo más portátil que no requiera una conexión de computadora, otorgando a la persona libertad inalámbrica. También creen que sus hallazgos podrían aplicarse a personas que fueron amputadas por encima del codo, porque su brazo solo se ha probado en personas con amputaciones por debajo del codo.

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Los investigadores esperan que los participantes del estudio puedan llevarse el brazo a casa para 2020 o 2021, pero está pendiente la aprobación regulatoria federal.

“Una de las primeras cosas que [Walgamott] quería hacer era ponerse su anillo de bodas. Eso es difícil de hacer con una mano”, dice Clark. “Fue muy conmovedor”.