Un esqueleto robótico controlado por el pensamiento permite a los parapléjicos recuperar algo de movimiento

Las personas que sufren parálisis por una lesión de la médula espinal pueden afrontar un proceso de recuperación riguroso y arduo en el que volver a funcionar está lejos de ser algo seguro. Pero un nuevo estudio publicado la semana pasada en Scientific Reports puede ofrecer alguna esperanza para los parapléjicos. Utilizando la llamada interfaz cerebro-computadora (IMC), esencialmente un vínculo cyborg entre una prótesis y el sistema nervioso, los investigadores pudieron demostrar por primera vez que el proceso de aprender a utilizar un dispositivo controlado por el IMC puede desencadenar importantes recuperación neurológica. Pacientes con lesión medular crónica. Si bien los investigadores esperaban que los pacientes progresaran en el aprendizaje de caminar usando el dispositivo, un exoesqueleto controlado por el IMC diseñado para mover las piernas, el retorno de la sensación y el movimiento independiente fue completamente inesperado. Noticias-Hoy MIND habló con el pionero de las neuroprótesis Miguel AL Nicolelis, fundador del Centro de Ingeniería Neural de la Universidad de Duke y autor principal del estudio, para conocer este descubrimiento y el campo en general.

¿Cómo funcionan realmente las interfaces cerebro-computadora? Primero usamos un electroencefalograma (EEG), o electroencefalograma; en otras palabras, usamos una tapa de electrodo en el cuero cabelludo para registrar [brain] Actividades desde el exterior. Inicialmente, pedimos a los pacientes que piensen en caminar, pero inicialmente no hay ningún cambio de señal porque sus cerebros básicamente han olvidado lo que se siente al tener piernas. Luego dijimos: «No pienses en mover las piernas, piensa en mover los brazos». Aquí empezamos a ver la actividad del EEG, que sirvió como punto de partida para empezar a entrenarlos en un entorno de realidad virtual con la señal inicial. Se les pidió que controlaran los movimientos de su avatar al caminar sobre un campo de fútbol, ​​considerando primero mover los brazos y luego mover gradualmente las piernas.

Una vez que dominaron eso, los equipamos con robots estáticos. [legs] Pasa de simplemente controlar el movimiento del avatar a controlar el exoesqueleto e intentar caminar. Detectamos señales cerebrales que muestran que el paciente está tratando de caminar y podemos enviar estas señales al exoesqueleto, que luego hace el trabajo mecánico por ellas, permitiendo que el paciente se mueva. Pero creo que la innovación más importante aquí es que, por primera vez, también podemos generar una respuesta táctil muy rica desde el exoesqueleto al paciente, para que tenga la sensación de caminar. Los robots pueden sentir cuando sus pies tocan el suelo.

El truco consiste en transmitir estas sensaciones a los brazos de los pacientes, ya que estos pacientes son parapléjicos, no tetrapléjicos. [paralyzed in all limbs]- La función y la percepción son normales. Por supuesto, los pacientes miran sus piernas cuando intentan caminar, y dado que las señales visuales anulan las táctiles la mayor parte del tiempo, sus cerebros convierten las señales en brazos y piernas. [they] Comienzan a sentir sensaciones que parecen provenir de sus piernas paralizadas. Es una sensación de miembro fantasma. Dirán: «Siento que mis piernas se mueven, camino solo», aunque estén dentro del exoesqueleto y el robot los esté moviendo. De hecho, utilizamos la piel como sensor para engañar al cerebro.

¿Qué mejoras ha visto en los pacientes que participan en su proyecto BCI?

Todos los pacientes que observamos finalmente informaron sensaciones por debajo del nivel de lesión de la médula espinal. También estamos empezando a ver un regreso a los deportes. Por primera vez desde la lesión, comenzaron a controlar múltiples músculos de forma autónoma y, en algunos pacientes, esto continuó durante más de 10 años. También notamos que la evacuación intestinal y el control de la vejiga del paciente comenzaron a mejorar, mientras que una lesión de la médula espinal puede afectar estas funciones y provocar infecciones graves. Así también experimentan una mejora interior.

A medida que mejoraron (usando grabaciones del cuero cabelludo), vimos expandirse la representación cortical de la extremidad inferior, mientras que estas representaciones desaparecieron después de su lesión. Al final de un año, la mitad de los pacientes fueron reclasificados de parálisis completa a parálisis parcial. Desde el final del estudio, los siete pacientes que permanecieron con nosotros han sido reclasificados como parcialmente paralizados.

¿Alguna vez has visto tales resultados?

Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que muestra que una interfaz cerebro-computadora puede desencadenar una recuperación neurológica parcial en pacientes parapléjicos. Así que quedamos muy sorprendidos y por supuesto muy felices. Anteriormente, estas interfaces se consideraban tecnologías de asistencia potenciales en lugar de tratamientos.

¿Cuánto tiempo tardan los pacientes en ver resultados después del tratamiento? ¿Con qué frecuencia son las reuniones?

La duración del tratamiento varió para cada paciente, pero la mayoría recibió tratamiento durante más de un año. Empezamos a ver una mejora después de unos siete meses. Observamos un total de ocho pacientes, que recibieron aproximadamente dos sesiones de entrenamiento de una hora por semana.

¿Existen problemas de seguridad con esta tecnología?

No, no lo creemos. No hemos visto ningún efecto secundario.

¿Existen otras intervenciones que puedan ayudar a rehabilitar a las personas con paraplejía?

Hasta donde sabemos, al menos no a este nivel. De vez en cuando hay informes de que las condiciones de las personas mejoran.y estimulando la médula espinal [using epidural electrical stimulation]Los médicos han podido inducir el movimiento en algunos pacientes, pero una vez que apagan la estimulación, los pacientes dejan de moverse y no se produce una recuperación a largo plazo.

¿Que sigue?

Obtuvimos permiso para continuar con el seguimiento de los pacientes en este estudio y también reclutamos a un segundo grupo de pacientes para intentar una serie de estudios controlados con placebo. Por lo tanto, planeamos continuar evaluando la evolución y el grado de recuperación sensorial y motora a lo largo del tiempo. Realmente creo que esto va a ser grande. Estamos reentrenando el cerebro de las personas para recuperar el concepto de caminar. Nos tomó 15 años, pero llegamos aquí.