El primer brazo robótico de su tipo funciona sin implante cerebral

Los primeros experimentos realizados por científicos, utilizando una interfaz no invasiva de alta fidelidad para controlar un brazo robótico, han tenido éxito. En el futuro, los investigadores pretenden perfeccionar la tecnología para que esté más disponible.

Los investigadores están cada vez más cerca de hacer que las prótesis de brazo robótico estén disponibles para más personas que puedan necesitarlas.

Los brazos robóticos y otros instrumentos robóticos pueden parecer un desarrollo futurista, pero han existido durante años, ayudando a cirujanos e ingenieros por igual.

Sin embargo, son menos comunes los brazos robóticos protésicos que permiten a las personas que han perdido una extremidad recuperar la libertad de movimiento.

Un hombre de Florida fue noticia en 2018 después de recibir una prótesis modular, un brazo robótico para reemplazar el brazo que perdió en 2007 debido al cáncer.

El hombre puede controlar su brazo robótico gracias a un "desvío" de ciertas terminaciones nerviosas, pero hasta ahora esta prótesis, desarrollada por científicos de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, MD, no está disponible para otras personas que también pueden necesitarla.

Otro proyecto, de la Universidad de Chicago en Illinois, ha estado probando prototipos de brazos protésicos en monos macacos rhesus. Todos los animales son rescatados con amputaciones de extremidades debido a lesiones graves, y pueden controlar sus extremidades protésicas gracias a implantes cerebrales especiales.

Ahora, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, y la Universidad de Minnesota en Minneapolis, han logrado, por primera vez, utilizar una interfaz cerebro-computadora no invasiva para controlar un brazo robótico. Los científicos informan de su éxito en un artículo de estudio que aparece en la revista. Ciencia Robótica.

Tecnología altamente mejorada

El profesor Bin He, de Carnegie Mellon, dirige el equipo de investigación que utilizó una interfaz que no requiere un implante cerebral, que es un procedimiento invasivo, para coordinar los movimientos de un brazo robótico.

El profesor y sus colegas quieren desarrollar un método no invasivo de alta fidelidad para conectar el cerebro y las prótesis flexibles porque la inserción de implantes cerebrales requiere no solo una gran habilidad y precisión quirúrgicas, sino también mucho dinero, ya que los implantes son costosos. Además, los implantes cerebrales conllevan una serie de riesgos para la salud, incluida la infección.

Todos estos aspectos han contribuido al bajo número de personas que reciben prótesis robóticas, por lo que los científicos de Carnegie Mellon y la Universidad de Minnesota han estado buscando cambiar las tornas mediante el desarrollo de una tecnología no invasiva.

Sin embargo, existen muchos desafíos al hacer esto, particularmente el hecho de que las interfaces cerebro-computadora anteriores no pueden decodificar las señales neuronales del cerebro de manera confiable y, por lo tanto, no pueden controlar las extremidades robóticas sin problemas, en tiempo real.

“Ha habido grandes avances en los dispositivos robóticos controlados por la mente que utilizan implantes cerebrales. Es una ciencia excelente ", señala el profesor He, al comentar los pasos anteriores para encontrar una tecnología" confiable ".

“Pero no invasivo es el objetivo final. Los avances en la decodificación neuronal y la utilidad práctica del control de brazo robótico no invasivo tendrán implicaciones importantes en el eventual desarrollo de neurorobóticos no invasivos ”, añade.

En su proyecto actual, el profesor He y su equipo utilizaron técnicas especializadas de aprendizaje automático y detección para "construir" una "conexión" confiable entre el cerebro y un brazo robótico.

La interfaz no invasiva cerebro-computadora del equipo decodificó con éxito las señales neuronales, lo que permitió a una persona, por primera vez, controlar un brazo robótico en tiempo real, indicándole que siguiera de manera continua y fluida los movimientos de un cursor en una pantalla.

El profesor He y sus colegas demostraron que su enfoque, que incluía una mayor cantidad de capacitación del usuario, así como un método mejorado de “traducción” de señales neuronales, mejoró el aprendizaje de la interfaz cerebro-computadora en aproximadamente un 60%. También mejoró el seguimiento continuo del cursor del brazo robótico en más de un 500%.

Hasta ahora, los investigadores han probado su tecnología innovadora con la colaboración de 68 participantes sanos que participaron en hasta 10 sesiones cada uno. El éxito de estos ensayos preliminares ha hecho que los científicos tengan la esperanza de que eventualmente podrán llevar esta tecnología a las personas que la necesitan.

“A pesar de los desafíos técnicos que plantea el uso de señales no invasivas, estamos totalmente comprometidos a llevar esta tecnología segura y económica a las personas que pueden beneficiarse de ella”, dice el Prof. He.

“Este trabajo representa un paso importante en las interfaces cerebro-computadora no invasivas, una tecnología que algún día puede convertirse en una tecnología de asistencia generalizada que ayude a todos, como los teléfonos inteligentes”.

Prof. Bin He

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