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Un brazo robótico controlado por un sistema no invasivo basado en una interfaz cerebro-computadora

Tecnologías emergentes para personas con lesión medular

Cada año, decenas de miles de personas en todo el mundo sufren una lesión medular traumática que deja inmóvil gran parte de su cuerpo. La mayoría -según un macroestudio realizado para la revista científica "Nature" a partir de datos obtenidos desde 1995- son hombres jóvenes que pierden por completo la movilidad de sus extremidades o, en menor medida, presentan una paraplejia.

En países como España, Francia o Inglaterra, los datos de ingresos hospitalarios por este tipo de trauma indican que se producen entre 1.000 y 1.200 nuevos casos anuales, y la causa más común son los accidentes de tráfico.

Los daños en la médula espinal impiden a quienes los padecen llevar una vida independiente debido a la inmovilidad que afecta a todo su cuerpo o a gran parte de él. Por ello y porque se considera un trauma de elevada incidencia, este supone un problema de salud pública de gran magnitud, y la tecnología se convierte en un aliado indispensable para los pacientes con lesión medular.

Los avances más prometedores en este sentido en los últimos años se han dado fundamentalmente en el campo de la neurorobótica y de la biomecánica, con sistemas de control cerebral de dispositivos o el desarrollo de exoesqueletos que permiten levantarse y andar a personas que han perdido la movilidad en las piernas.

Sin embargo, estas herramientas necesitan ser perfeccionadas, ya que aún no se ha explotado su potencial. Camino de ello van las tecnologías emergentes en este campo, como veremos en esta primera serie de ‘Informes Biomed’ a lo largo de este y de los tres próximos reportajes.

Una de las novedades más destacadas en el ámbito de la neurorobótica y de las tecnologías de interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) se ha desarrollado en España, en el marco del proyecto HYPER, financiado por el programa Consolider-Ingenio del ya extinto Ministerio de Ciencia e Innovación.

El proyecto, coordinado por José Luis Pons, investigador del grupo de Bioingeniería del Instituto de Automática Industrial del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), está integrado por varias universidades, hospitales y centros de investigación españoles que desde finales 2009 trabajan para encontrar herramientas que ayuden a mejorar la movilidad de personas con trastornos severos del movimiento.

Recientemente, uno de los miembros del consorcio, la Universidad de Zaragoza, ha dado un paso que, aunque embrionario, supone un hito en el camino. Un equipo de científicos liderado por Javier Mínguez, profesor de esta universidad e investigador del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón, ha desarrollado un sistema no invasivo que permite controlar un brazo robótico mediante señales cerebrales.

El sistema se basa en una interfaz cerebro-computadora que decodifica la actividad encefalográfica de la persona. Para hacerlo –según explica Mínguez- utiliza un gorro con una serie de sensores que captan las ondas cerebrales. La información obtenida se envía al dispositivo robótico, que se desplaza al lugar deseado. Por el momento, el robot realiza tareas de alcance, es decir, se mueve en el espacio. El objetivo es que pueda ejecutar acciones de agarre que permitan a personas con lesión medular completa -que únicamente pueden mover la cabeza- realizar tareas básicas como coger un vaso y llevarlo hacia la boca.

No obstante, lo logrado hasta ahora por el equipo de Mínguez supone un gran avance, ya que las tecnologías de este tipo desarrolladas hasta la fecha requerían someter al paciente a una cirugía para la implantación en el cerebro de una serie de sensores capaces de captar las ondas cerebrales para transmitir esa información al dispositivo deseado (un brazo robótico o una silla de ruedas, por ejemplo). El de la Universidad de Zaragoza es, por tanto el primer prototipo funcional no invasivo probado en humanos. En los próximos meses, Mínguez espera realizar su primer ensayo clínico con pacientes y publicar los resultados a nivel internacional.

“Lo más complejo de este sistema es que tiene en cuenta que el cerebro de cada persona es diferente y se adapta a las características de cada uno”, señala el ingeniero, que ha logrado desarrollar esta tecnología con la ayuda del psicólogo Niels Birbaumer, director del Instituto de Psicología Médica y Comportamiento Neuronal de la Universidad alemana de Tübingen y aclamado experto en el campo de la neurobiología y la psicofisiología cortical. Para ello, se requiere realizar un calibrado de unos 30 minutos previo uso para que funcione adecuadamente. Además, es necesario que quien lo use se concentre en el punto donde quiere mover el brazo.