Monos controlan brazo de robot con las señales cerebrales

Los investigadores han entrenado a monos rhesus para controlar conscientemente el movimiento de un brazo de robot en tiempo real usando solamente las señales de sus cerebros y retroalimentación visual en una pantalla de video. El logro es un paso importante hacia el mejoramiento de la rehabilitación de las personas con lesión cerebral y de columna por apoplejía, trauma, o enfermedad.

Los investigadores primero implantaron una serie de microelectrodos, cada uno más pequeño que el diámetro de un cabello humano, en los lóbulos frontales y parietales de los cerebros de dos monas Macacus rhesus. Escogieron las áreas frontales y parietales porque se sabe que están involucradas en producir múltiples comandos para controlar el complejo movimiento del músculo. Las señales débiles de la serie de electrodos fueron detectadas y analizadas por un sistema de computador desarrollado para reconocer los patrones de las señales que representaban movimientos particulares de un brazo del animal.

Después de entrenar inicialmente a las monas con una palanca de juego para colocar un cursor sobre un blanco en una pantalla de video y empuñar la palanca con fuerza, los investigadores incorporaron dentro del movimiento del cursor la inercia y el movimiento de un brazo de robot funcionando en otra sala. Las monas aprendieron rápidamente a seguir esas dinámicas y llegaron a ser diestras en manipular el cursor que se reflejaba en el robot. Luego los investigadores removieron la palanca, después de lo cual las monas continuaron moviendo sus brazos en el aire para manipular y "asir” el cursor, por consiguiente controlando el brazo del robot.

"Pienso que el resultado más asombroso, fue que solo después de unos pocos días de jugar con el robot de esta manera, las monas súbitamente entendieron que no necesitaban mover su brazo en absoluto”, dijo Miguel Nicolelis, M.D., profesor de neurobiología en el Centro Médico Duke para Neuroingeniería (Durham, NC, EUA; www.neuro.duke.edu), que realizó el estudio. "Los músculos de su brazo estuvieron completamente quietos, mantuvieron su brazo a un lado y controlaron el brazo del robot usando solamente su cerebro y su retroalimentación visual”.

Cuando los animales aprendieron, un análisis de sus señales cerebrales reveló que el circuito cerebral estaba organizándose activamente para adaptarse. Cuando los animales fueron intercambiados para el control de la palanca, las propiedades cambiaron de nuevo. Los investigadores están ya realizando estudios de humanos, realizando análisis de las señales cerebrales para determinar si se correlacionan o no con los vistos en los modelos animales. Están explorando técnicas para incrementar la longevidad de los electrodos más allá de los dos años que, hasta el momento, han conseguido en los estudios animales.

Un artículo sobre esta investigación, co-realizado por el Dr. Nicolelis, fue reportado en la edición en línea del 13 de Octubre de 2003, en "PloS Biology”, la revista recientemente lanzada por la Biblioteca Pública de Ciencias, que proporciona acceso en línea completamente gratuita, a los resultados de la investigación médica y científica.




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