El campo de la medicina está siempre en constante evolución y una de las áreas más prometedoras es la de las prótesis. En un estudio reciente, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos han desarrollado una interfaz neuroprotésica que permite a las personas amputadas controlar una pierna biónica de manera natural y fluida, emulando las prestaciones del miembro perdido.
La interfaz, que ha sido diseñada para responder completamente al sistema nervioso, ha demostrado un aumento del 41% en la velocidad de marcha de siete personas amputadas por debajo de la rodilla, en comparación con las que no la llevaban. Los participantes también mostraron un mejor rendimiento al subir escaleras, pendientes y recorrer caminos con obstáculos.
Una de las características más destacables de esta interfaz es su capacidad para transmitir información de control neuronal a la prótesis, devolviendo al usuario una sensación de propiocepción, un sexto sentido que nos informa de la posición de las partes de nuestro cuerpo en el espacio. Esta característica es fundamental para que la prótesis no se sienta como un objeto extraño y para mejorar la forma en que el usuario puede regular sus movimientos.
Hugh Herr, investigador del MIT y autor principal del estudio, explicó en una rueda de prensa virtual que ningún estudio anterior ha podido demostrar este nivel de control cerebral sobre una prótesis. Según Herr, esto permite una marcha natural y a un ritmo similar al de una persona no amputada.
La amputación quirúrgica de una extremidad provoca un deterioro considerable de la arquitectura neural-muscular en el lugar de la amputación, lo que altera la dinámica muscular y la propiocepción. Para contrarrestar esto, el equipo de Herr creó una interfaz que conecta quirúrgicamente pares musculares agonista-antagonista, cada uno con diversos electrodos de detección muscular y un pequeño ordenador que decodifica las señales.
Herr explicó que cuando el paciente piensa en mover su extremidad biónica, siente que los músculos se mueven naturalmente, como lo hacían cuando tenía la pierna intacta. Esto es posible porque todo el ciclo de la marcha y la dinámica de la prótesis biónica está controlada por el cerebro, que recibe información de los sensores no solo sobre la posición en el espacio, sino también la fuerza ejercida contra el suelo o la rigidez en función de la velocidad.
El estudio se centró en las aferencias musculares propioceptivas que envían información al sistema nervioso central. Hyungeun Song, otro investigador del MIT y coautor del estudio, destacó que con solo un 18% de información neuronal biológica fue suficiente para restaurar el control de una marcha funcional.
Según Herr, estos resultados sugieren que incluso el restablecimiento parcial de la señalización neuronal puede ser suficiente para permitir mejoras clínicamente relevantes en la funcionalidad neuroprotésica.
En cuanto a los futuros trabajos, los investigadores planean reemplazar los electrodos de la superficie de los músculos por pequeñas esferas magnéticas para seguir con mayor precisión la dinámica de los emparejamientos musculares y controlar mejor la prótesis. El objetivo final es conectar el sistema nervioso periférico con la electromecánica y las prótesis sintéticas para producir una personificación de la prótesis.
Estos avances representan un paso decisivo hacia el objetivo a largo plazo del control neuronal total y la personificación de las prótesis. Sin duda, el impacto en la calidad de vida de las personas amputadas podría ser significativo, ya que se les proporcionaría una herramienta que les permitiría moverse con mayor naturalidad y eficiencia.
Referencia: Hugh M. Herr et al. Continuous neural control of a bionic limb restores biomimetic gait after amputation. Nature Medicine, 2024.
