Brazos rob贸ticos conectados al cerebro de un hombre paralizado le permiten alimentarse solo.

Los avances recientes en la ciencia neuronal, la rob贸tica y el software han permitido a los cient铆ficos desarrollar un sistema rob贸tico que responde a las se帽ales de movimiento muscular de una persona parcialmente paralizada transmitidas a trav茅s de una interfaz cerebro-m谩quina.聽El humano y el robot act煤an como un equipo para hacer que realizar algunas tareas sea pan comido.

Dos brazos rob贸ticos, un tenedor en una mano y un cuchillo en la otra, flanquean a un hombre sentado frente a una mesa con un trozo de pastel en un plato.聽Una voz computarizada anuncia cada acci贸n: 芦mover el tenedor a la comida禄 y 芦retraer el cuchillo禄.聽Parcialmente paralizado, el hombre hace movimientos sutiles con los pu帽os derecho e izquierdo en ciertas indicaciones, como 芦seleccione la ubicaci贸n del corte禄, para que la m谩quina corte un trozo del tama帽o de un bocado.聽Ahora: 鈥渓levar la comida a la boca鈥 y otro gesto sutil para alinear el tenedor con la boca.

En menos de 90 segundos, una persona con una movilidad muy limitada en la parte superior del cuerpo que no ha podido usar sus dedos en unos 30 a帽os, simplemente se aliment贸 con postre usando su mente y algunas manos rob贸ticas inteligentes.

Un equipo dirigido por investigadores del Laboratorio de F铆sica Aplicada (APL) de Johns Hopkins, en Laurel, Maryland, y el Departamento de Medicina F铆sica y Rehabilitaci贸n (PMR) de la Facultad de Medicina de Johns Hopkins, public贸 un art铆culo en la revista聽Frontiers in Neurorobotics聽que describi贸 esta 煤ltima haza帽a utilizando una interfaz cerebro-m谩quina (BMI) y un par de pr贸tesis modulares.

Tambi茅n denominados a veces interfaz cerebro-computadora, los sistemas BMI proporcionan un v铆nculo de comunicaci贸n directo entre el cerebro y una computadora, que decodifica se帽ales neuronales y las 芦traduce禄 para realizar diversas funciones externas, desde mover un cursor en una pantalla hasta disfrutar ahora un bocado de pastel.聽En este experimento en particular, las se帽ales de movimiento muscular del cerebro ayudaron a controlar las pr贸tesis rob贸ticas.

Un nuevo enfoque

El estudio se bas贸 en m谩s de 15 a帽os de investigaci贸n en ciencia neural, rob贸tica y software, dirigido por APL en colaboraci贸n con el Departamento de PMR, como parte del programa Revolutionizing Prosthetics , patrocinado originalmente por la Agencia de Proyectos de Investigaci贸n Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA). El nuevo documento describe un modelo innovador para el control compartido que permite a un ser humano maniobrar un par de pr贸tesis rob贸ticas con un aporte mental m铆nimo.

芦Este enfoque de control compartido pretende aprovechar las capacidades intr铆nsecas de la interfaz cerebro-m谩quina y el sistema rob贸tico, creando un entorno de ‘lo mejor de ambos mundos’ donde el usuario puede personalizar el comportamiento de una pr贸tesis inteligente禄, dijo el Dr. Francesco Tenore, un gerente senior de proyectos en el Departamento de Investigaci贸n y Desarrollo Exploratorio de APL. El autor principal del art铆culo, Tenore, se centra en la interfaz neuronal y la investigaci贸n en neurociencia aplicada.

鈥淎unque nuestros resultados son preliminares, estamos entusiasmados de brindarles a los usuarios con capacidad limitada una verdadera sensaci贸n de control sobre m谩quinas de asistencia cada vez m谩s inteligentes鈥, agreg贸.

Ayudar a las personas con discapacidad

Uno de los avances m谩s importantes en rob贸tica demostrados en el art铆culo es combinar la autonom铆a del robot con una participaci贸n humana limitada, con la m谩quina haciendo la mayor parte del trabajo y permitiendo al usuario personalizar el comportamiento del robot a su gusto, seg煤n el Dr. David Handelman, el primero del art铆culo. autor y rob贸tica s茅nior en la Rama de Sistemas Inteligentes del Departamento de Investigaci贸n y Desarrollo Exploratorio de APL.

鈥淧ara que los robots realicen tareas similares a las de los humanos para personas con funcionalidad reducida, requerir谩n una destreza similar a la de los humanos. La destreza similar a la humana requiere un control complejo de un esqueleto de robot complejo鈥, explic贸. 鈥淣uestro objetivo es facilitar que el usuario controle las pocas cosas que m谩s importan para tareas espec铆ficas鈥.

El Dr. Pablo Celnik, investigador principal del proyecto en el departamento de PMR, dijo: 芦La interacci贸n hombre-m谩quina demostrada en este proyecto denota las capacidades potenciales que se pueden desarrollar para ayudar a las personas con discapacidad禄.

Cerrando el ciclo

Si bien el programa DARPA finaliz贸 oficialmente en agosto de 2020, el equipo de APL y de la Facultad de Medicina de Johns Hopkins contin煤a colaborando con colegas de otras instituciones para demostrar y explorar el potencial de la tecnolog铆a.

La pr贸xima iteraci贸n del sistema puede integrar investigaciones anteriores que encontraron que proporcionar estimulaci贸n sensorial a los amputados les permiti贸 no solo percibir su miembro fantasma, sino tambi茅n usar se帽ales de movimiento muscular del cerebro para controlar una pr贸tesis. La teor铆a es que la adici贸n de retroalimentaci贸n sensorial, entregada directamente al cerebro de una persona, puede ayudarla a realizar algunas tareas sin requerir la retroalimentaci贸n visual constante en el experimento actual.

鈥淓sta investigaci贸n es un gran ejemplo de esta filosof铆a en la que sab铆amos que ten铆amos todas las herramientas para demostrar esta compleja actividad bimanual de la vida diaria que las personas sin discapacidad dan por sentado鈥, dijo Tenore. 鈥淭odav铆a quedan muchos desaf铆os por delante, incluida la ejecuci贸n mejorada de tareas, en t茅rminos de precisi贸n y tiempo, y control de circuito cerrado sin la necesidad constante de retroalimentaci贸n visual鈥.

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