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El dedo biónico. Imagen: Hillary Sanctuary. Fuente: EPFL.
Un amputado de una mano ha sido capaz de sentir la suavidad y la aspereza en tiempo real con un dedo artificial que estaba conectado quirúrgicamente a los nervios de la parte superior del brazo. Además, los nervios de personas no amputadas también pueden ser estimulados para sentir la aspereza, sin la necesidad de cirugía, lo que significa que el tacto de las prótesis para amputados puede ser desarrollado y probado de forma segura en individuos intactos.
La tecnología ha sido desarrollada por Silvestro Micera y su equipo de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza) y la SSSA (Scuola Superiore Sant'Anna, de Pisa, Italia) junto con Calogero Oddo y su equipo de la SSSA. Los resultados, publicados en eLife, proporcionan nuevas y prometedoras vías para el desarrollo de prótesis biónicas, mejoradas con retroalimentación sensorial.
"La estimulación era casi como si fuera a sentir con la mano", dice el amputado Dennis Aabo Sørensen, acerca de la yema del dedo artificial conectado con el muñón. Y continúa: "Todavía siento mi mano perdida, siempre está apretada en un puño. Sentí las sensaciones de textura en la punta del dedo índice de la mano fantasma."
Sørensen es la primera persona del mundo en reconocer texturas usando la punta de un dedo biónico conectado a electrodos implantados quirúrgicamente por encima de su muñón.
Los nervios del brazo de Sørensen estaban conectados a un dedo artificial equipado con sensores. Una máquina controlaba el movimiento de la punta del dedo sobre diferentes piezas de plástico grabadas con diferentes patrones, lisos o rugosos. A medida que la punta del dedo se movía a través del plástico con textura, los sensores generaban una señal eléctrica. Esta señal se traducía en una serie de picos eléctricos, imitando el lenguaje del sistema nervioso, y que luego se enviaban a los nervios. Sørensen podía distinguir entre superficies rugosas y lisas el 96% del tiempo.
En un estudio anterior, los implantes de Sorensen se conectaron a una prótesis de mano sensorial mejorada que le permitió reconocer la forma y suavidad. En esta nueva prueba, la yema del dedo biónico alcanza un nivel superior de resolución táctil.
La tecnología ha sido desarrollada por Silvestro Micera y su equipo de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza) y la SSSA (Scuola Superiore Sant'Anna, de Pisa, Italia) junto con Calogero Oddo y su equipo de la SSSA. Los resultados, publicados en eLife, proporcionan nuevas y prometedoras vías para el desarrollo de prótesis biónicas, mejoradas con retroalimentación sensorial.
"La estimulación era casi como si fuera a sentir con la mano", dice el amputado Dennis Aabo Sørensen, acerca de la yema del dedo artificial conectado con el muñón. Y continúa: "Todavía siento mi mano perdida, siempre está apretada en un puño. Sentí las sensaciones de textura en la punta del dedo índice de la mano fantasma."
Sørensen es la primera persona del mundo en reconocer texturas usando la punta de un dedo biónico conectado a electrodos implantados quirúrgicamente por encima de su muñón.
Los nervios del brazo de Sørensen estaban conectados a un dedo artificial equipado con sensores. Una máquina controlaba el movimiento de la punta del dedo sobre diferentes piezas de plástico grabadas con diferentes patrones, lisos o rugosos. A medida que la punta del dedo se movía a través del plástico con textura, los sensores generaban una señal eléctrica. Esta señal se traducía en una serie de picos eléctricos, imitando el lenguaje del sistema nervioso, y que luego se enviaban a los nervios. Sørensen podía distinguir entre superficies rugosas y lisas el 96% del tiempo.
En un estudio anterior, los implantes de Sorensen se conectaron a una prótesis de mano sensorial mejorada que le permitió reconocer la forma y suavidad. En esta nueva prueba, la yema del dedo biónico alcanza un nivel superior de resolución táctil.
No amputados
Se realizó la misma prueba con no amputados, sin necesidad de cirugía. La información táctil se suministró a través de finas agujas que estaban conectadas temporalmente al nervio mediano del brazo a través de la piel. Los no amputados fueron capaces de distinguir la rugosidad en texturas el 77% del tiempo.
¿Pero se parece realmente esta información sobre el tacto de la yema del dedo biónico a la sensación de un dedo real? Los científicos lo probaron comparando la actividad de las ondas cerebrales de los no amputados, primero con la yema del dedo artificial y luego con su propio dedo. Los escáneres cerebrales recogidos por con un gorro de EEG en la cabeza de los sujetos revelaron que las regiones activadas en el cerebro eran análogas.
La investigación demuestra que las agujas transmiten la información sobre la textura de la misma manera que los electrodos implantados, dando a los científicos nuevos protocolos para acelerar la mejora de la resolución táctil de las prótesis.
"Este estudio combina las ciencias fundamentales y la ingeniería aplicada: proporciona evidencia adicional de que la investigación en neuroprotésica puede contribuir al debate de la neurociencia, específicamente sobre los mecanismos neuronales del sentido del tacto humano", dice Oddo, del Instituto biorobótica de SSSA, en la nota de prensa de la EPFL. "También se trasladará a otras aplicaciones de tacto artificial en robótica para cirugía, rescate, y fabricación."
Se realizó la misma prueba con no amputados, sin necesidad de cirugía. La información táctil se suministró a través de finas agujas que estaban conectadas temporalmente al nervio mediano del brazo a través de la piel. Los no amputados fueron capaces de distinguir la rugosidad en texturas el 77% del tiempo.
¿Pero se parece realmente esta información sobre el tacto de la yema del dedo biónico a la sensación de un dedo real? Los científicos lo probaron comparando la actividad de las ondas cerebrales de los no amputados, primero con la yema del dedo artificial y luego con su propio dedo. Los escáneres cerebrales recogidos por con un gorro de EEG en la cabeza de los sujetos revelaron que las regiones activadas en el cerebro eran análogas.
La investigación demuestra que las agujas transmiten la información sobre la textura de la misma manera que los electrodos implantados, dando a los científicos nuevos protocolos para acelerar la mejora de la resolución táctil de las prótesis.
"Este estudio combina las ciencias fundamentales y la ingeniería aplicada: proporciona evidencia adicional de que la investigación en neuroprotésica puede contribuir al debate de la neurociencia, específicamente sobre los mecanismos neuronales del sentido del tacto humano", dice Oddo, del Instituto biorobótica de SSSA, en la nota de prensa de la EPFL. "También se trasladará a otras aplicaciones de tacto artificial en robótica para cirugía, rescate, y fabricación."
Referencia bibliográfica:
Calogero Maria Oddo, Stanisa Raspopovic, Fiorenzo Artoni, Alberto Mazzoni, Giacomo Spigler, Francesco Petrini, Federica Giambattistelli, Fabrizio Vecchio, Francesca Miraglia, Loredana Zollo, Giovanni Di Pino, Domenico Camboni, Maria Chiara Carrozza, Eugenio Guglielmelli, Paolo Maria Rossini, Ugo Faraguna, Silvestro Micera: Intraneural stimulation elicits discrimination of textural features by artificial fingertip in intact and amputee humans. eLife (2016). DOI: 10.7554/eLife.09148.
Calogero Maria Oddo, Stanisa Raspopovic, Fiorenzo Artoni, Alberto Mazzoni, Giacomo Spigler, Francesco Petrini, Federica Giambattistelli, Fabrizio Vecchio, Francesca Miraglia, Loredana Zollo, Giovanni Di Pino, Domenico Camboni, Maria Chiara Carrozza, Eugenio Guglielmelli, Paolo Maria Rossini, Ugo Faraguna, Silvestro Micera: Intraneural stimulation elicits discrimination of textural features by artificial fingertip in intact and amputee humans. eLife (2016). DOI: 10.7554/eLife.09148.
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