Consiguen que dos personas con las piernas amputadas puedan 'sentir' sus prótesis

Un equipo internacional de investigadores liderado por Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich), en Suiza, y la empresa de nueva creación con sede en Lausana Sen-sArs ha desarrollado una interfaz para conectar una prótesis de pierna con los nervios residuales presentes en el muslo del usuario, proporcionando así retroalimentación sensorial que le permite un manejo más natural de la misma, según publican en el último número de la revista 'Nature Medicine'. (Lea: La discusión por uno de los medicamentos más caros de Colombia) 

En un estudio realizado en colaboración con la Universidad de Belgrado, los científicos probaron este sistema de neurofeedback con dos voluntarios que tienen una amputación de pierna por encima de la rodilla y usan una prótesis de pierna.

Al caminar, las personas con las piernas intactas sienten cuando mueven la rodilla o cuando los pies tocan el suelo. El sistema nervioso recurre constantemente a la retroalimentación sensorial de este tipo para controlar con precisión los músculos. Sin embargo, las personas que usan una prótesis no tiene la misma percepción por lo que a menudo no pueden confiar completamente en su prótesis cuando caminan, lo que les lleva a depender con demasiada frecuencia de su pierna intacta, lo que a su vez reduce su movilidad y hace que se cansen rápidamente.

Un simple paseo sobre piedras o arena, por ejemplo, puede resultar muy agotador para las personas que usan una prótesis. Además, las personas con amputaciones pueden experimentar dolor de miembro fantasma, una condición que los medicamentos existentes a menudo no pueden tratar.

Este nuevo hallazgo benefició a los amputados de varias maneras. "Este estudio de prueba de concepto muestra lo beneficioso que es para la salud de los amputados de piernas tener una prótesis que funcione con implantes neurales para restaurar la retroalimentación sensorial", resalta Stanisa Raspopovic, profesora del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes del ETH Zurich.

Para proporcionar información sensorial al sistema nervioso, los científicos comenzaron con una prótesis de alta tecnología disponible comercialmente. Conectaron sensores táctiles a la planta del pie protésico y recopilaron los datos sobre el movimiento de la rodilla proporcionados por la articulación electrónica de la prótesis.

Durante los tres meses que duró el experimento, los cirujanos colocaron pequeños electrodos en el muslo de cada voluntario y los conectaron a los nervios residuales de las piernas. "El objetivo de la cirugía era introducir electrodos en los lugares correctos dentro del nervio para permitir la restauración de la retroalimentación sensorial real y permitir la estabilidad de los electrodos", explica Marko Bumbasirevic, profesor y microcirujano ortopédico en el Centro clínico de Serbia, en Belgrado, quien fue el responsable del implante de electrodos. Los electrodos fueron desarrollados por científicos de la Universidad de Friburgo, y la prótesis es de la compañía de prótesis Össur.

Imagen de la Implantación quirúrgica de las interfaces neurales. / Tomada de Nature Medicine 

El equipo de investigación desarrolló algoritmos para traducir la información de los sensores táctiles y de movimiento en impulsos de corriente, el lenguaje del sistema nervioso, que fueron unidos al nervio residual. Luego, la naturaleza hace el resto: las señales de los nervios residuales se transmiten al cerebro de la persona, que puede detectar la prótesis y ayuda al usuario a ajustar su marcha de acuerdo con ella. La máquina y el cuerpo finalmente están conectados.

Como parte del estudio, los voluntarios se sometieron a una serie de pruebas, alternando ensayos con y sin neurofeedback. Los resultados dejaron muy claro lo ventajosa que fue la retroalimentación: caminar con neurofeedback era físicamente mucho menos exigente, como lo demuestra la reducción significativa en el consumo de oxígeno de los voluntarios mientras caminan.

También mentalmente, la deambulación con neurofeedback fue menos extenuante, como lo demostraron los investigadores con las mediciones de actividad cerebral durante los ensayos. Los voluntarios no tenían que concentrarse tanto en su andar, lo que significaba que podían dedicar más atención a otras tareas.

La interfaz con el sistema nervioso también se puede utilizar para estimular los nervios independientemente de la prótesis. Antes de comenzar el ensayo, ambos voluntarios se quejaron de dolor en la extremidad fantasma.

En el transcurso de un programa de terapia de un mes con neuroestimulación, los científicos lograron reducir considerablemente este dolor en uno de los voluntarios; En el otro el dolor desapareció por completo. "Desde que comencé este programa de tratamiento, después de haber recibido estimulaciones eléctricas, no siento ningún dolor fantasma", asegura.

Los científicos ven estos resultados de manera optimista. Sin embargo, señalan la necesidad de una investigación más larga con evaluaciones en el hogar y un mayor número de voluntarios, a fin de proporcionar datos más sólidos que puedan utilizar para sacar conclusiones más significativas.

Manténgase informado sobre las últimas noticias que suceden en Colombia y el Mundo, el más completo cubrimiento noticioso todos los días con el periódico El Espectador.

Un equipo internacional de investigadores liderado por Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich), en Suiza, y la empresa de nueva creación con sede en Lausana Sen-sArs ha desarrollado una interfaz para conectar una prótesis de pierna con los nervios residuales presentes en el muslo del usuario, proporcionando así retroalimentación sensorial que le permite un manejo más natural de la misma, según publican en el último número de la revista 'Nature Medicine'. (Lea: La discusión por uno de los medicamentos más caros de Colombia) 

En un estudio realizado en colaboración con la Universidad de Belgrado, los científicos probaron este sistema de neurofeedback con dos voluntarios que tienen una amputación de pierna por encima de la rodilla y usan una prótesis de pierna.

Al caminar, las personas con las piernas intactas sienten cuando mueven la rodilla o cuando los pies tocan el suelo. El sistema nervioso recurre constantemente a la retroalimentación sensorial de este tipo para controlar con precisión los músculos. Sin embargo, las personas que usan una prótesis no tiene la misma percepción por lo que a menudo no pueden confiar completamente en su prótesis cuando caminan, lo que les lleva a depender con demasiada frecuencia de su pierna intacta, lo que a su vez reduce su movilidad y hace que se cansen rápidamente.

Un simple paseo sobre piedras o arena, por ejemplo, puede resultar muy agotador para las personas que usan una prótesis. Además, las personas con amputaciones pueden experimentar dolor de miembro fantasma, una condición que los medicamentos existentes a menudo no pueden tratar.

Este nuevo hallazgo benefició a los amputados de varias maneras. "Este estudio de prueba de concepto muestra lo beneficioso que es para la salud de los amputados de piernas tener una prótesis que funcione con implantes neurales para restaurar la retroalimentación sensorial", resalta Stanisa Raspopovic, profesora del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes del ETH Zurich.

Para proporcionar información sensorial al sistema nervioso, los científicos comenzaron con una prótesis de alta tecnología disponible comercialmente. Conectaron sensores táctiles a la planta del pie protésico y recopilaron los datos sobre el movimiento de la rodilla proporcionados por la articulación electrónica de la prótesis.

Durante los tres meses que duró el experimento, los cirujanos colocaron pequeños electrodos en el muslo de cada voluntario y los conectaron a los nervios residuales de las piernas. "El objetivo de la cirugía era introducir electrodos en los lugares correctos dentro del nervio para permitir la restauración de la retroalimentación sensorial real y permitir la estabilidad de los electrodos", explica Marko Bumbasirevic, profesor y microcirujano ortopédico en el Centro clínico de Serbia, en Belgrado, quien fue el responsable del implante de electrodos. Los electrodos fueron desarrollados por científicos de la Universidad de Friburgo, y la prótesis es de la compañía de prótesis Össur.

Imagen de la Implantación quirúrgica de las interfaces neurales. / Tomada de Nature Medicine 

El equipo de investigación desarrolló algoritmos para traducir la información de los sensores táctiles y de movimiento en impulsos de corriente, el lenguaje del sistema nervioso, que fueron unidos al nervio residual. Luego, la naturaleza hace el resto: las señales de los nervios residuales se transmiten al cerebro de la persona, que puede detectar la prótesis y ayuda al usuario a ajustar su marcha de acuerdo con ella. La máquina y el cuerpo finalmente están conectados.

Como parte del estudio, los voluntarios se sometieron a una serie de pruebas, alternando ensayos con y sin neurofeedback. Los resultados dejaron muy claro lo ventajosa que fue la retroalimentación: caminar con neurofeedback era físicamente mucho menos exigente, como lo demuestra la reducción significativa en el consumo de oxígeno de los voluntarios mientras caminan.

También mentalmente, la deambulación con neurofeedback fue menos extenuante, como lo demostraron los investigadores con las mediciones de actividad cerebral durante los ensayos. Los voluntarios no tenían que concentrarse tanto en su andar, lo que significaba que podían dedicar más atención a otras tareas.

La interfaz con el sistema nervioso también se puede utilizar para estimular los nervios independientemente de la prótesis. Antes de comenzar el ensayo, ambos voluntarios se quejaron de dolor en la extremidad fantasma.

En el transcurso de un programa de terapia de un mes con neuroestimulación, los científicos lograron reducir considerablemente este dolor en uno de los voluntarios; En el otro el dolor desapareció por completo. "Desde que comencé este programa de tratamiento, después de haber recibido estimulaciones eléctricas, no siento ningún dolor fantasma", asegura.

Los científicos ven estos resultados de manera optimista. Sin embargo, señalan la necesidad de una investigación más larga con evaluaciones en el hogar y un mayor número de voluntarios, a fin de proporcionar datos más sólidos que puedan utilizar para sacar conclusiones más significativas.

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