Tendencias21
Un brazo robótico mejora el control mental sobre la interfaz cerebro-máquina

Un brazo robótico mejora el control mental sobre la interfaz cerebro-máquina

Un equipo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, ha conseguido mejorar en un 40% la capacidad de control de la mente sobre una interfaz cerebro-máquina, gracias a un dispositivo robótico que proporciona retroalimentación sensorial al usuario. Este avance tecnológico permitirá desarrollar interfaces más eficientes, que aumenten la capacidad de mover objetos mentalmente en pacientes paralizados por ELA, lesión parcial de espina dorsal o síndrome de enclaustramiento. Por Yaiza Martínez.

Un brazo robótico mejora el control mental sobre la interfaz cerebro-máquina

La interfaz máquina-cerebro es una tecnología que permite comunicar el cerebro humano con una máquina, un equipo o un ordenador. Esta técnica tiene un especial interés para personas paralizadas, ya que podría permitirles mover objetos utilizando sólo el pensamiento.

Hasta el momento, se ha conseguido, por ejemplo, que estos dispositivos permitan mover un cursor en pantalla o un brazo robótico externo a partir de la información que se desprende del movimiento de los ojos de los usuarios.

Dispositivos robóticos portátiles

Ahora, un equipo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, ha ideado una fórmula para mejorar el control humano sobre las interfaces cerebro-máquina, que consiste en añadir a éstas un brazo robótico que proporciona retroalimentación sensorial al usuario.

Según publica la Universidad de Chicago en un comunicado, el brazo robótico aportaría a quien lo llevase información quinestética, es decir, información acerca del movimiento y la posición en el espacio de sus extremidades.

Gracias a él, los investigadores consiguieron aumentar el rendimiento de monos en su uso de una interfaz máquina-cerebro.

Según uno de los desarrolladores de la tecnología, el profesor de neurociencia computacional de la Universidad de Chicago, Nicholas Hatsopoulos en el futuro podría incorporarse este “sentido artificial” en el desarrollo de dispositivos robóticos portátiles para pacientes con trastornos motores.

Mejora del control

En experimentos realizados, se hizo que un grupo de monos controlaran un cursor en pantalla, a través de un dispositivo que traducía en movimientos de cursor la actividad neuronal de la corteza motora primaria de sus cerebros.

A los monos se les colocó un exoesqueleto robótico con forma de manga de camisa que movía uno de sus brazos, al mismo tiempo que los monos movían el cursor. Una vez incorporado este exoesqueleto, la capacidad de control de los monos sobre el cursor aumentó: los animales comenzaron a alcanzar objetivos a mayor velocidad y por caminos más directos que sin el exoesqueleto.

Según Hatsopoulos, “hemos constatado una mejora del 40% en el control de la mente sobre el cursor cuando el exoesqueleto movía el brazo de los monos”.

Esta mejora podría suponer una diferencia muy significativa para las actividades cotidianas realizadas por un paciente paralizado y equipado con un sistema como éste, afirma el investigador.

Información sensorial necesaria

Cuando una persona mueve su brazo o su mano, utiliza una retroalimentación sensorial llamada propiocepción, que informa al organismo de la posición de los músculos o de partes corporales contiguas. La propiocepción regula la dirección y rango de movimiento, permite reacciones y respuestas automáticas, interviene en el desarrollo del esquema corporal y en la relación de éste con el espacio, sustentando la acción motora planificada.

Otras funciones en las que actúa con más autonomía son el control del equilibrio, la coordinación de ambos lados del cuerpo, el mantenimiento del nivel de alerta del sistema nervioso central y la influencia en el desarrollo emocional y del comportamiento.

Un brazo robótico mejora el control mental sobre la interfaz cerebro-máquina

Por ejemplo, si vamos a coger una taza de café, las neuronas sensoriales del brazo o de la mano envían información de vuelta al cerebro sobre las posiciones de nuestras extremidades y su movimiento.

Para las personas cuyas neuronas sensoriales han muerto y que, por tanto, no cuentan con retroalimentación sensorial, la ejecución de tareas motoras muy básicas llega a suponer una dificultad excepcional.

Pruebas realizadas con interfaces cerebro-máquinas a individuos parapléjicos han demostrado que éstos presentan, además, dificultades similares para mover el cursor de un ordenador o un brazo robótico sólo con claves visuales: la propiocepción también es importante para realizar movimientos sólo con la mente.

Por eso, si un brazo robótico puede ayudarles a que esa retroalimentación sensorial les siga llegando, como se hizo en el caso de los monos, mejorará su capacidad para mover objetos mentalmente.

Quién se beneficiaría

Según explica Hatsopoulos, antes se pensaba que “las señales procedían del cerebro y salían para controlar el brazo”. Sólo más recientemente, los investigadores se han dado cuenta de que dichas señales deben hacer un movimiento con forma de “lazo”, y que la información ha de volver de nuevo al cerebro para asegurar la capacidad de interactuar con el medio.

En sus experimentos, los investigadores pudieron medir los efectos de los movimientos del exoesqueleto y de la retroalimentación sensorial en la actividad del cerebro de los monos: con la propiocepción facilitada con el brazo robótico, aumentó la información en los patrones de activación celular de la corteza motora primaria, con respecto a las pruebas realizadas sólo con retroalimentación sensorial visual.

Hastopoulos afirma que esta mejora debería ser considerada en el diseño de la próxima generación de interfaces cerebro-máquina. Actualmente, los científicos están desarrollando diferentes tipos de robots portátiles destinados a aumentar las habilidades naturales de las personas.

La combinación de un decodificador de actividad cortical y de un exoesqueleto robótico para el brazo y la mano podría servir, además, para un doble propósito: permitir que una persona paralizada mueva su extremidad, al tiempo que se le proporciona retroalimentación sensorial.

Para poder beneficiarse de esta solución, las personas paralizadas deberán conservar algún resto de información sensorial en sus extremidades, a pesar de la pérdida de la función motora.

Esta situación se da a menudo, particularmente en pacientes con ELA (Esclerosis Amiotrófica Lateral), síndrome de enclaustramiento o lesión parcial de espina dorsal. Los resultados de esta investigación han aparecido detallados en The Journal of Neuroscience.

Yaiza Martinez

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Confirmado: la música calma a las fieras y reduce el dolor 12 febrero, 2025
    Una nueva investigación comprueba un antiguo dicho popular: la música puede calmar a las fieras y reducir el dolor, siempre y cuando se encuentre al ritmo correcto. El alivio del dolor se concreta cuando se reproduce música a un ritmo que se alinea con el tempo natural de una persona.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • En el pasado, el movimiento de las orejas nos habría ayudado a oír 12 febrero, 2025
    Escuchar atentamente activa pequeños músculos del oído, los mismos que permiten a algunas personas mover las orejas, según muestra un nuevo estudio. En el pasado, podrían habernos ayudado a oír, como sucede con otras especies. Ahora, estos músculos vestigiales no nos ayudan a oír, pero se activan cuando requerimos un esfuerzo extra al identificar un […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El telescopio Webb estudiará al asteroide 2024 YR4, que podría impactar con la Tierra en 2032 12 febrero, 2025
    El asteroide 2024 YR4 tiene una probabilidad de aproximadamente el 2,3% de impactar con la Tierra en 2032: las posibilidades se han duplicado luego de los últimos análisis, motivando que el equipo a cargo del Telescopio Espacial James Webb (JWST) se comprometa a estudiar el tamaño real de la roca espacial y otras de sus […]
    Redacción T21
  • El futuro digital de la muerte: ¿inmortalidad virtual o espejismo tecnológico? 12 febrero, 2025
    La digitalización está transformando nuestra relación con la muerte y el duelo: el difunto se ha vuelto cada vez más "invisible". En su lugar, cobran protagonismo las representaciones digitales del fallecido en las redes sociales, así como proliferan los cementerios virtuales.
    Redacción T21
  • ¿Puede la gripe aviar desatar una nueva pandemia? 11 febrero, 2025
    Una nueva cepa de gripe aviar en Nevada, Estados Unidos, muestra una mutación preocupante: se trata de una variedad que intriga a los científicos, porque se relaciona directamente con la influenza aviar altamente patógena (IAAP) en humanos, que provocó la primera y única muerte humana relacionada con la gripe aviar en América del Norte hasta […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Descubren cómo el cerebro supera el miedo 11 febrero, 2025
    Un equipo de investigadores ha identificado cómo el cerebro supera al miedo en roedores: han logrado describir el mecanismo cerebral que se activa en los ratones para superar el miedo instintivo. De confirmarse en humanos, el hallazgo podría ayudar a la investigación de tratamientos y soluciones para personas con patologías como el trastorno de estrés […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El núcleo de la Tierra podría estar a punto de estallar: habría volcanes a 5.000 kilómetros de profundidad 11 febrero, 2025
    Un estudio revela que el núcleo interno de la Tierra está cambiando de forma misteriosa y aún incierta: el núcleo interno giratorio no solamente modifica su velocidad de rotación, sino que también parece cambiar de forma, con variaciones que se manifiestan a través de las ondas acústicas que se propagan por el centro de la […]
    Redacción T21
  • Una exposición muestra el camino a la extinción de millones de seres vivos marinos conscientes 11 febrero, 2025
    Ecos del océano, una exposición que une ciencia, tecnología, arte y creatividad, muestra los ecos que surgen en la mente de una ballena cuando tropieza con la contaminación sonora generada por la actividad humana. Una experiencia inmersiva invita a preservar el equilibrio entre el ser humano, la naturaleza y el resto de especies que conviven en […]
    Alejandro Sacristán (enviado especial).
  • La IA ya supera a los humanos en el fraude digital 10 febrero, 2025
    Un nuevo estudio destaca la creciente sofisticación de los grandes modelos de lenguaje (LLM), la estructura detrás de los chatbots de IA más conocidos, para crear estrategias de fraude cibernético. Estos modelos pueden diseñar campañas de phishing hiperpersonalizadas y persuasivas, a una fracción del coste y el tiempo que requieren los métodos tradicionales desarrollados por […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Alerta: Creciente riesgo de que restos de cohetes afecten zonas de intenso tráfico aéreo 10 febrero, 2025
    Un nuevo estudio publicado en la revista Scientific Reports advierte sobre el aumento del peligro que representa la basura espacial para la aviación comercial. La investigación, realizada por científicos de la Universidad de Columbia Británica, en Canadá, concluye que existe una probabilidad anual del 26% de que los desechos de cohetes espaciales reingresen a la […]
    Pablo Javier Piacente / T21