Reconstruyen movimientos en 3D de la mano con señales EEG no invasivas

Un nuevo estudio describe prótesis portátiles avanzadas para el movimiento alterado que podrían usar señales cerebrales para reconstruir los movimientos tridimensionales (3D) de las manos.

Investigadores de la Universidad de Maryland (College Park, EUA) decodificaron la velocidad de los movimientos de la mano a partir de datos neurales adquiridos con un electroencefalógrafo (EEG) de 55 canales colocado sobre el cuero cabelludo durante una tarea de alcanzar el centro en 3D. A los participantes se les pidió alcanzar el centro de un botón y tocar otros ocho botones al azar 10 veces, mientras que los investigadores registraban sus señales cerebrales y los movimientos de la mano. Para conservar la validez ecológica, cinco individuos auto-iniciaron alcances y blancos auto-seleccionados; los movimientos oculares fueron controlados de modo que no confundieran la interpretación de los resultados.

Los investigadores encontraron que con solo 34 sensores, la correlación entre los análisis de velocidad de la mano medidos y reconstruidos, se compararon razonablemente bien con los reportados por estudios que decodificaron la cinemática de la mano a partir de la actividad neural adquirida intra-cranealmente. Los investigadores posteriormente examinaron las contribuciones de sensores EEG individuales para decodificar y encontraron un compromiso sustancial de las áreas del cuero cabello sobre la corteza senso-motora contralateral para la mano que buscaba. Usando tomografía electromagnética cerebral de baja resolución estandarizada (sLORETA), luego identificaron fuentes de densidad de corriente distribuida que estuvieron relacionadas con la velocidad de la mano en el gyrus precentral contralateral, gyrus postcentral, y lóbulo parietal inferior.

Los investigadores encontraron que un sensor en particular, localizado sobre la corteza senso-motora primaria—una región asociada con el movimiento voluntario –suministró la información más exacta. También se registraron señales útiles del lóbulo parietal inferior, que ayuda a guiar el movimiento de la extremidad. Los investigadores también encontraron que la variabilidad del movimiento estaba correlacionada negativamente con la exactitud de la decodificación. El estudio fue publicado en la edición del 3 de Marzo de 2010 de la revista Journal of Neuroscience.

"Nuestros resultados mostraron que la actividad cerebral eléctrica adquirida de la superficie del cuerpo cabelludo tiene información suficiente para reconstruir movimientos continuos, espontáneos de la mano”, concluyó el autor principal José Contreras-Vidal, Ph.D., y colegas del departamento de bioingeniería. "La capacidad de decodificar continuamente la velocidad en 3D de la mano usando el EEG durante el alcance, natural de un objetivo, se mantiene prometedor para el alcance de prótesis neuromotoras no invasivas para individuos alterados del movimiento”.

"Eventualmente puede ser posible para las personas con alteraciones neuromusculares severas, como esclerosis lateral amiotrófica (ELA), apoplejía, o lesión de la médula espinal, recuperar el control de tareas complejas sin necesidad de implantar electrodos en sus cerebros", comentó Jonathan Wolpaw, M.D., del Centro Wadsworth (Albany, NY, EUA). "El artículo realza el valor potencial del EEG para estudios de laboratorio y monitorización clínica de la función cerebral”.

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University of Maryland
Wadsworth Center