25/02/2012 - Conectando al hombre con la máquina

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Manos artificiales que pueden mover los dedos, prótesis que convierten a un amputado en un atleta de élite e incluso sistemas que permiten a una personas parapléjica mover el cursor de un ordenador.

Pero aún así a la humanidad todavía le queda un buen camino por recorrer hacia la construcción de miembros artificiales que realmente funcionen como los originales, es decir, prótesis biocompatibles.

La idea es conectar a la máquina con el hombre, o lo que es lo mismo, al nervio con el electrodo, para que la prótesis responda a las órdenes del mismo modo que lo hacen los miembros sanos.


Materiales biocompatibles

Existen varios centros especializados en el mundo trabajando en esta dirección. Uno de ellos es el Laboratorio Sandia, uno de los mejores centros de investigación y desarrollo del departamento de Energía de Estados Unidos. Su mayor reto a la hora de conectar nervios humanos a una máquina es cómo hacer que los electrodos no dañen el tejido orgánico.

Y el químico Shawn Dirk y el ingeniero en robótica Steve Buerger tratan de fabricar unas transiciones biológicamente compatibles que permitan poner en contacto pequeños grupos de fibras nerviosas con los electrodos que luego accionarían las prótesis.

Interconexiones

Los investigadores tratan de elaborar interconexiones que permitan el crecimiento de fibras nerviosas. Para ello están ensayando el uso de diversos tipos de biomateriales y nervios periféricos, con la idea de que estos materiales permitan elaborar un implante con agujeros microscópicos a través del cuales penetren las fibras nerviosas.

Estos materiales deben ser también conductores para que pueda fluir el impulso eléctrico generado por el nervio hacia el circuito.

"Si logramos dar con el material con las propiedades adecuadas, podríamos crear una interconexión sana y duradera, que permitiría a los amputados el controlar los miembros robóticos usando sus propios nervios durante años, o incluso décadas, sin repetir cirugías", dijo recientemente Buerger en un comunicado de la compañía.


Ensayos

Si se logra dar con el material con las propiedades adecuadas, podríamos crear una interconexión sana y duradera, que permitiría a los amputados el controlar los miembros robóticos usando sus propios nervios durante años, o incluso décadas, sin repetir cirugías.

Por el momento, los investigadores están estudiando la posibilidad de usar materiales flexibles y conductores de electricidad, como finos metales evaporados o nanotubos de carbono. Algunos de estos materiales se han probado en ratas, obteniendo buenos resultados en algunos casos, pero todavía necesitan mejoras en cuanto a la porosidad de los materiales.

Pero afortunadamente para la investigación parece que el gobierno estadounidense está interesado en invertir en este tipo de proyectos, teniendo en cuenta de que cerca de dos millones de estadounidenses viven sin alguno de sus miembros.

Al gobierno también le interesa dar alternativas a los 1.600 militares estadounidenses que, según el servicio de investigaciones del congreso de Estados Unidos, vieron alguno de sus miembros amputados, 1.400 de ellos en Afganistán.

Primeros pasos

Las investigaciones están en su primera etapa. "Por el momento, disponemos ya de implantes comunes de acero biocompatible, por ejemplo, para reemplazos de cadera, o las prótesis inteligentes que se están empezando a desarrollar".

"Nosotros ya estamos trabajando en interfaces cerebro-computadora. Estos sistemas emplean las señales eléctricas que emite la corteza cerebral y las usamos para decodificar la intención de una persona". Pero según Bonell, a pesar de los avances obtenidos, aún estamos muy lejos de fabricar implantes biocompatibles como los que tratan de desarrollar en Sandia Labs.

El reto, señala, no es sólo encontrar el modo de conectar el nervio al electrodo sin que el nervio se dañe sino interpretar las órdenes que emite el cerebro a través de los nervios para que el miembro protésico efectúe el movimiento indicado. Esta dificultad es mayor teniendo en cuenta que nuestro sistema nervioso utiliza información "redundante", explica Bonell.

"Cuando caminamos, nuestro sistema nervioso utiliza información de todos los sensores de nuestras piernas para corregir el movimiento y no caer, y esta información muchas veces es duplicada. Estamos en los primeros avances sobre sistemas sumamente complejos", explicó.
 

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