Uno de los objetivos de la investigación en personas con amputaciones es lograr que las prótesis imiten las capacidades del miembro perdido. Se ha desarrollado una nueva interfaz neuroprotésica que permite a una pierna biónica responder directamente al sistema nervioso, mejorando significativamente la velocidad y naturalidad al caminar.

El nuevo sistema incrementó la velocidad de marcha en un 41 % para siete individuos con amputaciones por debajo de la rodilla, en comparación con otros siete que no utilizaron el dispositivo. Además, mejoró su desempeño en condiciones reales como escaleras, pendientes y caminos con obstáculos.

La propiocepción es un sentido adicional que nos indica la posición espacial de nuestras partes corporales. La nueva interfaz facilita la transmisión de información de control neuronal a la prótesis, permitiendo al usuario recuperar la sensación propioceptiva y mejorando así la capacidad de regular el movimiento de manera más natural, haciendo que la prótesis se sienta integrada y no ajena al cuerpo.

Esto fue explicado por el investigador Hugh Herr del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU) durante una conferencia de prensa en línea. Herr es el autor principal del estudio detallando el procedimiento, que se publica hoy en Nature Medicine.

Herr resaltó que ningún estudio previo ha logrado demostrar "este grado de control cerebral" sobre una prótesis, lo que permite una marcha natural y a un ritmo comparable al de una persona sin amputaciones.

¿Cómo se crea el movimiento de la extremidad?

Para crear el movimiento completo de una extremidad, los músculos trabajan juntos en pares que se contrarrestan y envían señales al sistema nervioso central para que la persona tenga conciencia de su posición y movimiento.

Cuando una extremidad es amputada quirúrgicamente, hay un importante deterioro en la estructura neuromuscular en el área de la amputación, lo que afecta cómo funcionan los músculos y la percepción del movimiento.

El equipo desarrolló una interfaz que conecta quirúrgicamente estos pares de músculos opuestos, cada uno equipado con electrodos para detectar señales musculares y un pequeño ordenador que las interpreta.

Según Herr, cuando el paciente piensa en mover su extremidad biónica, siente que los músculos se mueven de manera natural, similar a como lo hacían antes de la amputación.

"Aunque la extremidad esté hecha de titanio, silicona y otros componentes electromecánicos, se siente y se mueve de forma natural sin que la persona tenga que pensarlo conscientemente".

El cerebro es quien controla la acción

Todo el proceso de caminar y el funcionamiento de la prótesis biónica son controlados por el cerebro, que recibe información de sensores no solo sobre la posición en el espacio, sino también sobre la fuerza aplicada al suelo y la rigidez según la velocidad.

Cuando la persona mueve la prótesis, siente ese movimiento con una sensación natural de propiocepción, según destacó el investigador.

El estudio se enfocó en las señales propioceptivas musculares, que provienen de receptores en los músculos y articulaciones de todo el cuerpo, enviando información al sistema nervioso central.

Hyungeun Song, también investigador del MIT y coautor del estudio, señaló que solo el 18% de la información neuronal biológica fue suficiente para recuperar el control de la marcha funcional, lo que consideró un hallazgo científico significativo.

El cerebro es tan adaptable que incluso una pequeña cantidad de propiocepción puede controlar una prótesis muy compleja, agregó Herr.

Estos resultados sugieren que incluso restaurar parcialmente la señalización neuronal puede ser adecuado para mejorar de manera clínicamente relevante la funcionalidad de las neuroprótesis.

Para futuras investigaciones, los científicos planean reemplazar los electrodos de superficie muscular por pequeñas esferas magnéticas, que permitirán seguir con mayor precisión la dinámica de los pares musculares y mejorar así el control de las prótesis.

El equipo tiene como meta conectar el sistema nervioso periférico con la electromecánica y las prótesis sintéticas, ya que cuando se establece esa conexión neuronal, se crea una verdadera integración. Según Herr, las personas que utilizan prótesis consideran estas como parte de su propio cuerpo cuando se les pregunta qué es su cuerpo.

El estudio publicado hoy representa, según Herr, un paso crucial hacia el objetivo a largo plazo del control total mediante el sistema neuronal y la integración completa de las prótesis.

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