Los neurocientíficos han demostrado cómo las personas amputadas pueden aprender a controlar un brazo robótico por medio de electrodos implantados en el cerebro.
Su investigación también detalla los cambios que se producen en ambos lados del cerebro que se utilizan para controlar la extremidad amputada y la extremidad restante, intacta. Los resultados muestran que ambas áreas pueden crear nuevas conexiones para aprender a controlar el dispositivo, incluso varios años después de una amputación.
«Ese es el aspecto novedoso de este estudio: comprobar que las personas con amputaciones crónicas y de larga duración pueden aprender a controlar una extremidad robótica», afirma Nicho Hatsopoulos, profesor de biología de organismos y anatomía de la Universidad de Chicago y autor principal del estudio.
«Pero también fue interesante observar la plasticidad del cerebro tras una exposición prolongada y ver qué ocurría con la conectividad de la red mientras aprendían a controlar el dispositivo».
Experimentos anteriores han demostrado cómo pacientes humanos paralizados pueden mover extremidades robóticas mediante una interfaz cerebro-máquina. El nuevo estudio es uno de los primeros en comprobar también la viabilidad de estos dispositivos en personas amputadas.
Los investigadores trabajaron con tres monos rhesus que sufrieron lesiones a una edad temprana que hicieron necesaria la amputación de un brazo para salvarles la vida, cuatro, nueve y 10 años atrás, respectivamente. No se les amputaron las extremidades para realizar el estudio.
En dos de los animales, los investigadores implantaron matrices de electrodos en el lado del cerebro opuesto a la extremidad amputada, o contralateral. Ese es el lado que antes controlaba la extremidad amputada. En el tercer animal, implantaron los electrodos en el mismo lado que la extremidad amputada, o ipsilateral. Ese es el lado que todavía controla la extremidad intacta.
Los investigadores entrenaron a los monos (con generosas raciones de zumo) para mover un brazo robótico y agarrar una pelota usando solo sus pensamientos. Los científicos registraron la actividad de las neuronas en los lugares donde habían colocado electrodos y utilizaron un modelo estadístico para calcular cómo se conectaban entre sí antes de los experimentos, durante el entrenamiento y una vez que los monos dominaron la tarea.
Antes del entrenamiento, las conexiones entre las neuronas del lado contralateral —el lado que había controlado el brazo amputado— eran escasas, muy probablemente porque hacía mucho tiempo que no se utilizaban para esa función. Sin embargo, a medida que avanzaba el entrenamiento, esas conexiones se hicieron más sólidas y densas en las áreas utilizadas tanto para alcanzar como para agarrar.
En el lado ipsilateral —el que había controlado el brazo intacto del mono—, las conexiones eran densas al comienzo de los experimentos. Pero los investigadores observaron algo interesante a medida que avanzaba el entrenamiento: primero se podaron las conexiones y las redes se volvieron más dispersas, antes de reconstruirse como una red nueva y densa.
«Eso significa que se iban eliminando conexiones mientras el animal intentaba aprender una tarea nueva, porque ya existe una red que controla otro comportamiento», afirma Karthikeyan Balasubramanian, investigador posdoctoral que dirigió el estudio. «Pero, al cabo de unos días, empezó a reconstruirse como una red nueva capaz de controlar tanto la extremidad intacta como la neuroprótesis».
Ahora el equipo planea continuar su trabajo combinándolo con investigaciones de otros grupos para equipar las extremidades neuroprotésicas con retroalimentación sensorial sobre el tacto y la propiocepción, que es la percepción de dónde se encuentra la extremidad en el espacio.
«Así podemos empezar a crear extremidades neuroprotésicas verdaderamente sensibles, cuando las personas puedan moverlas y recibir sensaciones naturales a través de la interfaz cerebro-máquina», afirma Hatsopoulos.
