Esta nueva pierna protésica se engancha en los sistemas nerviosos de los usuarios

prótesis biónica
Uno de los participantes del estudio caminaba con un prototipo de la nueva pierna protésica. (Crédito: Federica Barberi)

Una nueva pierna protésica se integra con el sistema nervioso del usuario para brindar información en tiempo real sobre su entorno. Los usuarios pueden informar que pueden "sentir" dónde está su pierna artificial en el espacio, dándoles la capacidad de completar una variedad de tareas que antes estaban fuera de su alcance.

Los investigadores describieron pruebas con la nueva prótesis en Science Translational Medicine esta semana en tres pacientes con amputaciones por encima de la rodilla. Dicen que podría conducir a dispositivos que se combinen con nuestros sistemas nerviosos para expandir las habilidades de los amputados y restaurar la sensación de las extremidades faltantes.

Hablando de sentimientos

Más de 4 millones de personas en los EE. UU. Y Europa han perdido las piernas por encima de la rodilla, y las personas con este tipo de amputación pueden luchar con pasos irregulares y dolor en las extremidades fantasmas . Si bien las prótesis proporcionan una ayuda física, no proporcionan la retroalimentación matizada que hace una extremidad normal. Sin sentir, falta ese sentido innato de dónde está una parte del cuerpo y qué está haciendo, llamada propiocepción.

Para abordar esos problemas, la coautora del estudio Stanisa Raspopovic del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich y su equipo incrustaron cuatro electrodos en la porción del muslo del nervio ciático, que se extiende desde la médula espinal hasta la parte inferior del pie. Los electrodos se conectaron a siete sensores en la parte inferior del pie artificial y un chip en la articulación de la rodilla. El procesador integró las señales provenientes de los sensores y el sistema nervioso y permitió al usuario percibir lo que estaba haciendo la parte inferior de su pierna, así como articular la colocación de la rodilla y el pie.

Los dispositivos se sintieron tan naturales que los amputados comenzaron a navegar con su nueva pierna de inmediato, dice Raspopovic. "Lo mejor de esto es que no necesitan capacitación para usar este dispositivo", dice.

Protesis Realista

Después del apego, los amputados adivinaron qué parte de su pie estaba siendo tocada el 90 por ciento del tiempo, y estimaron el ángulo de su rodilla (cuando alguien más lo manipulaba) el 77 por ciento del tiempo. Los destinatarios también subieron escaleras y en línea recta y negociaron una carrera de obstáculos con los ojos vendados, realizando todas las tareas mejor que con una prótesis tradicional.

Para ver cuánta atención requería la extremidad, los investigadores pidieron a los usuarios que identificaran sonidos específicos mientras caminaban, algo que solo podían hacer correctamente con la ayuda de la retroalimentación neural que proporcionaba la extremidad. Aunque la percepción de los receptores de su pierna en el espacio no era perfecta, Raspopovic sabía que la extremidad estaba bien cuando un cable salió de una prótesis y el usuario dijo que habían perdido la rodilla.

Como lo demuestran los cables, estas patas siguen siendo experimentales. Los cables, por ejemplo, sobresalían de la piel del usuario, un problema que los futuros diseños deberán abordar. Si bien es posible integrar completamente los cables y sensores, ese desarrollo probablemente costará millones de dólares, dice Raspopovic.

La investigación futura probará cómo funcionan los dispositivos durante períodos de tiempo más largos y, con suerte, reclutará una cohorte más grande con cableado completamente implantado, dice Raspopovic. Con más desarrollo, "una tecnología similar daría la esperanza de una mejor salud de los amputados en todo el mundo".

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