Gracias a un nuevo e innovador logro tecnológico, el amputado Keven Walgamott tuvo una buena «sensación» de usar su nuevo brazo robótico para recoger un huevo sin aplastarlo.
Lo que parece simple para casi todos los demás puede ser más una tarea hercúlea para Walgamott, quien perdió su mano izquierda y parte de su brazo en un accidente eléctrico hace 17 años. Sin embargo, cuando obtuvo el huevo, probó el prototipo de un brazo protésico de alta tecnología con dedos que no solo se pueden mover, sino que también se mueven con sus pensamientos, y gracias a un equipo de ingeniería biomédica de la Universidad de Utah, » «se sintió » el huevo lo suficientemente bien como para que el cerebro le diga a la mano protésica que no apriete demasiado fuerte.
Eso se debe a que el equipo, dirigido por el profesor asociado de ingeniería biomédica de la Universidad de Utah, Gregory Clark, desarrolló una forma para el «Brazo LUKE» (llamado así por la mano robótica que Luke Skywalker recibió en Star Wars: El Imperio Contraataca) para imitar la forma en que una mano humana toca los objetos mediante el envío de señales apropiadas al cerebro.
Sus hallazgos se publicaron en un nuevo artículo en coautoría del estudiante de doctorado en ingeniería biomédica de la U, Jacob George, y otros colegas en el último número de la revista. Robótica científica.
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“Cambiamos la forma en que enviamos esa información al cerebro para que coincida con el cuerpo humano. Y al hacer coincidir el cuerpo humano, pudimos ver mejores beneficios”, dice George. «Estamos haciendo que las señales sean biológicamente más realistas».
Esto significa que una persona amputada que usa el brazo protésico puede sentir el toque de algo blando o duro, entender exactamente cómo levantarlo y realizar tareas delicadas que de otro modo serían imposibles con una prótesis estándar con ganchos de metal o garras.
“Casi me hizo llorar”, dice Walgamott sobre el uso del brazo LUKE por primera vez durante los ensayos clínicos en 2017. “Fue realmente asombroso. Nunca pensé que sería capaz de sentir esa mano de nuevo».
Walgamott, un agente de bienes raíces de West Valley City, Utah, y uno de los siete sujetos de prueba en la Universidad de Utah, pudo recoger uvas sin aplastarlas, levantar un huevo sin romperlo y sostener su mano a su esposa con sensación. en los dedos similar a la de una persona sin discapacidad.
“Una de las primeras cosas que quería hacer era ponerse su anillo de bodas. Es difícil hacerlo con una sola mano”, dice Clark. «Fue muy emotivo».
La forma en que se logran estas cosas es a través de una serie compleja de cálculos y modelos matemáticos.
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El brazo LUKE ha estado en desarrollo durante unos 15 años. El brazo en sí está hecho principalmente de motores y piezas de metal con una «piel» de silicona transparente sobre la mano. Es alimentado por una batería externa y conectado a una computadora.
Mientras tanto, el equipo de la Universidad de Utah ha desarrollado un sistema que permite que el brazo protésico toque los nervios del usuario, que son como los cables biológicos que envían señales al brazo para que se mueva. Lo hace gracias a un invento llamado Matriz de electrodos inclinados de Utah. El Array es un paquete de 100 microelectrodos y cables que se implantan en los nervios del antebrazo del amputado y se conectan a una computadora fuera del cuerpo. La matriz interpreta las señales de los nervios restantes del brazo y la computadora las traduce en señales digitales que le indican al brazo que se mueva.
Pero también funciona al revés. Realizar tareas como recoger objetos requiere algo más que el cerebro diciéndole a la mano que se mueva. La mano protésica también tiene que aprender a «sentir» el objeto para saber cuánta presión aplicar, ya que no se puede saber con solo mirarlo.
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Primero, el brazo protésico tiene sensores en la mano que envían señales a los nervios a través del Array para imitar la sensación que tiene la mano al agarrar algo. Pero igual de importante es cómo se envían esas señales. Implica comprender cómo tu cerebro experimenta las transiciones en la información cuando toca algo por primera vez. En el primer contacto con un objeto, una ráfaga de impulsos sube por los nervios hasta el cerebro y luego se desploma. Recrear esto fue un gran paso.
«Simplemente proporcionar sensación es un gran problema, pero la forma en que envías esa información también es extremadamente importante, y si la haces más biológicamente realista, el cerebro la entenderá mejor y el rendimiento de esa sensación también será mejor», dice Clark. . .
Para lograr esto, el equipo de Clark usó cálculos matemáticos junto con impulsos registrados en el brazo de un primate para crear un modelo aproximado de cómo los humanos reciben estos diferentes patrones de señales. Luego, este modelo se implementó en el sistema LUKE Arm.
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Además de crear un prototipo del brazo LUKE con sentido del tacto, el equipo en general ya está desarrollando una versión que es completamente portátil y no necesita estar conectada a una computadora fuera del cuerpo. En cambio, todo estaría conectado de forma inalámbrica, dando al usuario total libertad.
Clark dice que la matriz de electrodos inclinados de Utah también es capaz de enviar señales al cerebro para algo más que el sentido del tacto, como el dolor y la temperatura, aunque el trabajo aborda principalmente el tacto. Y aunque su trabajo hasta ahora solo ha involucrado a amputados que han perdido las extremidades por debajo del codo, donde se encuentran los músculos para mover la mano, Clark dice que su investigación también podría aplicarse a aquellos que han perdido los brazos por encima del codo.
Clark espera que en 2020 o 2021, tres sujetos de prueba puedan llevarse el brazo a casa para usarlo, en espera de la aprobación regulatoria federal.
Reimpreso de la Universidad de Utah
(RELOJ brazo en acción en el video a continuación)
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