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Una mano biónica devuelve la capacidad de sentir a un hombre

Científicos europeos crean una prótesis que permite reconocer formas y texturas de los objetos y en el futuro otras sensaciones como la temperatura. La ensayaron con un amputado que perdió el brazo hace una década

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Vídeo | A diferencia de otras prótesis, ésta permite sentir formas y texturas de los objetos en tiempo real / Montaje y locución: Daniel Calvo

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Mientras celebraba la Nochevieja de 2003, al danés Dennis Sørensen le explotó un cohete tan cerca del brazo izquierdo que tuvieron que amputárselo por debajo del codo. Desde entonces se maneja con una prótesis muy avanzada que le permite coger objetos pero no sentirlos. Tiene que estar mirando si no quiere destrozarlos con un exceso de presión. Sin embargo, Sørensen ha vuelto a sentir qué es coger un vaso de plástico o una mandarina. En un trabajo coordinado, neurólogos, ingenieros y cirujanos consiguieron implantarle una mano biónica que le permitió recuperar sensaciones que había perdido hacía años.

Una veintena de científicos de cinco países europeos han conseguido crear una prótesis repleta de sensores, colocarla en el antebrazo de  Sørensen y conectarla a los nervios que la pólvora obligó a cercenar. En un artículo publicado en Science Translational Medicine, explican una historia donde maravilla tanto el ingenio que hay detrás de la mano biónica como contemplar la sonrisa del danés al poder identificar las formas y la dureza de los objetos. Mejor aún, Sørensen fue capaz de modular la fuerza de agarre sin ver ni oír lo que estaba cogiendo, algo impensable con las prótesis actuales.

Tras años de investigación, los científicos seleccionaron a Sørensen de una lista de 20 candidatos y lo llevaron hasta el hospital Gemelli de Roma. Allí, cirujanos y neurólogos le implantaron cuatro electrodos de un diámetro menor de 100 micras (una micra es igual a la millonésima parte de un metro) en los nervios ulnar (o cubital) y mediano del brazo. Aunque hay otros nervios importantes para esta articulación, como el radial, “los dos elegidos son los que enervan casi la totalidad de la palma de la mano y, en particular los dedos”, dice Stanisa Raspopovic, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana y principal autor de la investigación.

De forma paralela, colocaron una serie de sensores de tensión en una mano robótica desarrollada por la empresa Prensilia. Ahora faltaba conectar los electrodos a la prótesis y comprobar si el paciente podía recuperar su sentido del tacto. En un proceso bidireccional, el sistema tenía que convertir los datos registrados por los sensores en señales eléctricas que pasaran a los nervios desde los electrodos implantados. Inversamente, también tendría que traducir las órdenes del cerebro, vía impulsos nerviosos, en más señales eléctricas que activaran la mano y los dedos. Y todo en milisegundos, en la práctica, en tiempo real.

Durante los primeros días, los científicos se dedicaron a descodificar los principales comandos motores, como el agarre palmar, el cubital, la sujección tridigital o los más básicos, abrir y cerrar la mano. Para ello procesaron la  actividad eléctrica de los músculos esqueléticos mediante la técnica del electromiograma superficial. Así sabrían cómo modular la intensidad de la carga que se corresponde con cada acción.

De las 700 pruebas que tuvo que realizar Sørensen en el mes que participó en la investigación, las 400 primeras fueron para afinar el sistema y que el danés aprendiera a controlar la presión de su nueva mano. Una vez que se hizo a ella, vino lo más difícil. Los investigadores le vendaron los ojos y le taparon los oídos. Sólo así podrían saber que operaba la prótesis únicamente con el sentido del tacto. Durante una serie de experimentos, comprobaron que podía no sólo reconocer formas, sino también diferenciar entre objetos más o menos rígidos.

Mano biónica 2Ampliar

Sensores de tensión colocados en la prótesis envían datos sensoriales a los nervios del amputado. / Lifehand 2, Patrizia Tocci

“Fue increíble. De pronto, mi mano hablaba con mi cerebro de nuevo gracias a la retroalimentación sensorial”, recuerda Sørensen. Para comprobar su agarre funcional, los científicos le dieron una serie de objetos. Uno era cilíndrico y ocupaba toda la palma de la mano, los otros dos, cuadrados, los tuvo que manejar con distintos dedos. Consiguió reconocer su posición y manejarlos correctamente en el 97% de los ensayos. Y sin mirar.

En una segunda fase más difícil, y aún estando aislado, Sørensen tenía que identificar la rigidez y la forma de diversos objetos y manejar la mano en consecuencia. Le dieron a coger vasos de plástico, un cubo de madera y un rollo de gasas de algodón. Gracias a las variaciones del estímulo eléctrico procedente del feedback táctil artificial, pudo ajustar la intensidad del agarre en un rápido proceso de aprendizaje. En cuanto a las formas, Sørensen también pudo diferenciar entre un objeto cilíndrico, una botella, y dos esféricos pero bien diferentes, una pelota de béisbol y una mandarina. En el 88% de los casos pudo clasificarlos correctamente.

A Sørensen le habría gustado llevarse la mano puesta a Dinamarca. “La echo de menos”, confiesa. Sin embargo, ya sabía que iba a ser un experimento para comprobar la viabilidad de este sistema y que acabarían quitándosela. “Pero ahora sé que se puede hacer y eso es lo más importante”, añade.

Los científicos, dentro del proyecto Lifehand 2, coordinado por la Scuola Superiore Sant’Anna,  ya están trabajando en perfeccionar la mano biónica y añadirle aún más sensores. También quieren ampliar el alcance, repitiendo las pruebas con más amputados y durante más tiempo. En unos días habilitarán una página web para que cualquier europeo que haya perdido una mano pueda apuntarse al proceso de selección. “En los siguientes experimentos añadiremos más sensaciones, como la temperatura, el movimiento angular o la propiocepción”, asegura Raspopovic. Los amputados estarán entonces más cerca de volver a sentir el mundo con sus manos.


REFERENCIA

'Restoring Natural Sensory Feedback in Real-Time Bidirectional Hand Prostheses' DOI:10.1126/scitranslmed.3006820


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