Una mano biónica y estimulación cerebral logran el tacto artificial más ‘real’ hasta ahora

Un equipo de científicos ha desarrollado una tecnología que simula la sensación táctil en las personas sin sensibilidad en las manos. La tecnología, que usa estimulación cerebral conectada a una mano protésica acoplada a una silla, es lo más parecido al tacto real que se ha conseguido hasta ahora.

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Los investigadores, que forman parte del grupo estadounidense Cortical Bionics Research Group, han desarrollado un método para codificar las sensaciones táctiles naturales de la mano mediante patrones específicos de microestimulación en electrodos implantables en el cerebro.

Sentir formas

Esto permite a las personas con lesiones medulares no solo controlar un brazo biónico con el cerebro, sino también sentir bordes, formas, curvaturas y movimientos táctiles, algo que hasta ahora no era posible.

“En este trabajo, por primera vez la investigación hemos ido más allá en el campo de las interfaces cerebro-ordenador: transmitimos sensaciones táctiles relacionadas con la orientación, la curvatura, el movimiento y las formas tridimensionales a un participante que utiliza un miembro biónico controlado por el cerebro”, avanza Giacomo Valle, de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, y autor principal del estudio.

El sentido del tacto proporciona una información asombrosa a nuestra vida cotidiana. Si usamos guantes, nos daremos cuenta de que al amortiguar el sentido del tacto, muchas tareas se vuelven frustrantes y complejas.

“Si no puedes sentir, tienes que vigilar constantemente tu mano mientras haces cualquier cosa, y sigues corriendo el riesgo de derramar, aplastar o dejar caer objetos”, explica Charles Greenspon, neurocientífico de la Universidad de Chicago y coautor de la investigación.

En las personas con lesión medular, las señales eléctricas que van de la mano al cerebro con la información táctil están bloqueadas. Una mano biónica o una prótesis controlada por el cerebro pueden devolver cierta funcionalidad al miembro pero sin sentido del tacto.

Objetivo: mejorar la sensibilidad

El objetivo del equipo era mejorar la usabilidad de un miembro biónico instalado en una silla de ruedas o un equipo similar cerca del usuario, y lo han conseguido. Los resultados se han publicado este jueves en las revistas Nature Biomedical Engineering y Science.

Los nuevos estudios son resultado de años de colaboración entre científicos e ingenieros de las universidades de Chicago, Pittsburgh, Northwestern, la Universidad Case Western Reserve y Blackrock Neurotech.

En el primer estudio, publicado en Nature Biomedical Engineering, Greenspon y sus colegas se centraron en garantizar que las sensaciones táctiles evocadas eléctricamente fueran estables, se localizaran con precisión y tuvieran la fuerza suficiente para ser útiles en las tareas cotidianas.

Los investigadores crearon ‘mapas’ detallados de las zonas cerebrales que se correspondían con partes concretas de la mano mediante impulsos breves en electrodos. Los participantes debían informar de dónde y con qué intensidad percibían cada sensación.

El equipo descubrió que cuando se estimulan juntos dos electrodos muy próximos, los participantes sentían un tacto más fuerte y claro. También realizaron pruebas exhaustivas para confirmar que el mismo electrodo crea sistemáticamente una sensación correspondiente a un lugar específico, igual que haría un miembro natural.

Tacto intuitivo

El artículo de Science fue un paso más allá para hacer el tacto artificial aún más inmersivo e intuitivo. El proyecto fue dirigido por Giacomo Valle, quien en ese momento estaba en la Universidad de Chicago.

“Dos electrodos próximos en el cerebro no crean sensaciones que ‘embaldosen’ la mano en pequeños parches ordenados con correspondencia uno a uno, sino que las localizaciones sensoriales se solapan”, explica Greenspon, que comparte la autoría principal de este trabajo con Sliman Bensmaia, de la Universidad de Chicago, fallecido repentinamente en 2023.

Los investigadores decidieron probar si podían utilizar esta naturaleza superpuesta para crear sensaciones que permitieran a los usuarios sentir los límites de un objeto o el movimiento de algo deslizándose por su piel.

Tras identificar pares o grupos de electrodos cuyas “zonas táctiles” se solapaban, los científicos los activaron en patrones cuidadosamente orquestados para generar sensaciones que progresaban por el mapa sensorial.

Resultado sorprendente

El resultado fue sorprendente: los participantes describieron la sensación de un tacto suave y deslizante que pasaba suavemente por sus dedos, lo que los científicos atribuyen a la extraordinaria capacidad del cerebro para unir las entradas sensoriales e interpretarlas como experiencias coherentes.

La activación secuencial de los electrodos también mejoró significativamente la capacidad de los participantes para distinguir formas táctiles complejas y responder a cambios en los objetos que tocaban. A veces podían identificar letras del alfabeto escritas eléctricamente en las yemas de los dedos, y podían usar un brazo biónico para sujetar un volante cuando empezaba a resbalar por la mano.

El equipo espera que, a medida que sigan mejorando el diseño de los electrodos y los métodos quirúrgicos, la cobertura de la mano sea aún más fina y permita una respuesta más realista.

El método también es prometedor para personas con otros tipos de pérdida sensorial, como que pueda restaurar el sentido del tacto tras una mastectomía.

Aunque todavía quedan muchos retos por superar, el camino hacia la recuperación del tacto parece cada vez más claro.