Una persona tetrapléjica se mueve con un exoesqueleto controlado por su mente
Un sistema robótico de 4 extremidades controlado por señales cerebrales ayuda a un hombre tetrapléjico a mover sus brazos y caminar usando un arnés
«Como si estuviera caminando por la Luna». Así es como se sintió Thibault cuando pudo empezar a caminar con un sofisticado exoesqueleto, un sistema robótico de cuatro extremidades controlado por señales cerebrales , que le ha ayudado a mover sus brazos y caminar usando un arnés sostenido en el techo para mantener el equilibrio. Y aunque los primeros resultados son prometedores, los investigadores señalan que el sistema está todavía muy lejos de la aplicación clínica y requerirá mejoras antes de que esté ampliamente disponible.
Pero para este hombre de 30 años que se quedó tetrapléjico tras sufrir una caída desde 15 metros hace cuatro años, el exoesqueleto marca un ‘antes y después’. Tras estar paralizado debido a su lesión en la médula espinal y pasar dos años en el hospital, en 2017 inició su participación en el ensayo de exoesqueleto con Clinatec y la Universidad de Grenoble (Francia).
Inicialmente, Thibault practicó el uso de los implantes cerebrales para controlar un personaje virtual o avatar, en un juego de ordenador. Posteriormente, empezó a trabajar con el exoesqueleto de cuerpo entero.
«No había caminado durante dos años. Olvidé cómo detenerme o cómo controlar los brazos. Es muy difícil porque es una combinación de múltiples músculos y movimientos», dijo a la BBC.
El exoesqueleto opera mediante la grabación y decodificación de señales cerebrales. Los resultados de este ensayo, iniciado hace dos años, se han publicado en la revista « The Lancet Neurology ».
Sus autores aseguran que, una vez que estén disponibles algunas mejoras importantes necesarias, podría implementar la calidad de vida y la autonomía de los pacientes con tetraplejía, aunque por ahora es un tratamiento experimental lejos de una aplicación clínica.
No había caminado durante dos años. Olvidé cómo detenerme o cómo controlar los brazos
«El nuestro es el primer sistema de cerebro-ordenador inalámbrico semi-invasivo diseñado para su uso a largo plazo para activar las cuatro extremidades», afirma el profesor Alim-Louis Benabid, de Clinatec y profesor emérito de la Universidad de Grenoble (Francia).
Estudios previos de cerebro-ordenador han utilizado dispositivos de grabación más invasivos implantados debajo de la membrana más externa del cerebro, donde finalmente dejan de funcionar. También se han conectado a cables, limitados a crear movimiento en una sola extremidad, o se han centrado en restaurar el movimiento a los músculos de los propios pacientes.
En la lesión de la médula espinal cervical, la más grave de las lesiones de la médula espinal, alrededor del 20% de los pacientes se queda tetrapléjico , con las cuatro extremidades parcial o completamente paralizadas.
Los investigadores implantaron dos dispositivos de grabación a Thibault, uno a cada lado de su cabeza entre el cerebro y la piel, para abarcar la corteza sensoriomotora (el área del cerebro que controla la sensación y la función motora). Cada grabadora contenía una cuadrícula de 64 electrodos que recogían señales cerebrales y luego las transmitían a un algoritmo de decodificación. Este sistema tradujo las señales cerebrales en los movimientos que el paciente pensó y envió comandos al exoesqueleto para completarlos.
A lo largo de los 24 meses del estudio, Thibault realizó varias tareas mentales para entrenar el algoritmo para que fuera capaz de comprender sus pensamientos y aumentar progresivamente la cantidad de movimientos que podía hacer. Esto incluía controlar un avatar virtual para jugar un videojuego, alcanzar objetivos con un avatar y en el exoesqueleto y, por último, caminar.
Nuestro trabajo es un paso más a ayudar a los pacientes tetrapléjicos a manejar ordenadores usando solo señales cerebrales
El progreso de Thibault se midió en términos de cuántos grados de libertad pudo lograr durante las tareas, desde operar un interruptor alimentado por el cerebro para comenzar a caminar, hasta tocar objetos 2D y 3D. El exoesqueleto tenía 14 articulaciones y 14 grados de libertad (podía moverse de 14 maneras diferentes). Thibault pasó un total de 45 días trabajando el exoesqueleto en el laboratorio y las habilidades que adquirió se reforzaron con 95 días de entrenamiento en casa con un investigador usando un avatar y un videojuego.
Las tareas más simples eran encender el interruptor del cerebro para comenzar a caminar en un videojuego donde hizo una caminata de avatar y hacer que el exoesqueleto comience a caminar mientras está conectado al arnés suspendido. Su éxito se midió en términos de cuántas veces logró activar el interruptor. Dos meses después de la cirugía, podía lograrlo el 73% del tiempo durante las seis sesiones que empleó el exoesqueleto. Usando el avatar, el videojuego y el exoesqueleto combinados, cubrió un total de 145 metros con 480 pasos en 39 sesiones.
Cuando empezó a utilizar tanto el avatar como el exoesqueleto en tareas más complejas, pasó de alcanzar los objetivos en cubos con una mano a la vez (moviéndose en tres dimensiones) cinco meses después de la cirugía a usar ambas manos para tocar objetivos en los cubos 16 meses después (movimiento en ocho dimensiones, incluida la rotación de ambas muñecas). Completó cinco tareas de ocho dimensiones con una tasa de éxito del 71%.
«Nuestro trabajo es un paso más a ayudar a los pacientes tetrapléjicos a manejar ordenadores usando solo señales cerebrales, tal vez comenzando con sillas de ruedas usando actividad cerebral en lugar de joysticks y progresando para desarrollar un exoesqueleto para una mayor movilidad», destaca el profesor Stephan Chabardes, neurocirujano de CHU de Grenoble-Alpes, Francia.
Los investigadores ya han reclutado otros tres pacientes para continuar sus estudios. Su siguiente reto es resolver el hecho de que el paciente camine y se balancee de manera autónoma sin usar un sistema de suspensión de techo.
Aunque este estudio presenta un avance positivo y emocionante, debemos recordar que la prueba de concepto está muy lejos de la posibilidad clínica utilizable
En un comentario que acompaña al estudio, Tom Shakespeare, de la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres (Reino Unido), destaca la originalidad de este trabajo al mostrar el control de cuatro extremidades, «mientras que en la mayoría de los estudios anteriores solo se controlaba una extremidad».
Sin embargo, advierte, «todavía no es posible caminar de forma autónoma. Aunque este estudio presenta un avance positivo y emocionante, debemos recordar que la prueba de concepto está muy lejos de la posibilidad clínica utilizable. Siempre existe un peligro de exageración en este campo. Incluso si alguna vez es viable, las limitaciones relacionadas con los costes significan que las opciones de alta tecnología nunca estarán disponibles para la mayoría de las personas en el mundo con lesiones de la médula espinal. Un análisis sugiere que solo el 15% de la población discapacitada del mundo tiene acceso a las sillas de ruedas u otras tecnologías de asistencia que necesitan».
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