Glowing Arm

Los amputados redescubren las sensaciones perdidas gracias a una tecnología revolucionaria


Los investigadores han desarrollado una tecnología biónica innovadora que permite a los amputados sentir la temperatura de los objetos con su miembro fantasma, lo que les da una sensación de reconexión con el miembro perdido. Mediante el uso de electrodos térmicos (termodos) colocados en el brazo residual para proporcionar retroalimentación de temperatura no invasiva, los pacientes pueden sentir si un objeto está caliente o frío e incluso discernir el material del objeto, brindando una experiencia táctil más realista con sus prótesis.

Un sorprendente descubrimiento en la retroalimentación de la temperatura ha llevado al advenimiento de la revolucionaria tecnología biónica. Esta tecnología innovadora permite a los amputados sentir la temperatura de los objetos, que van de calientes a fríos, directamente con su mano fantasma. Este desarrollo crea nuevas vías para las prótesis no invasivas.

“Cuando toco el muñón con la mano, siento un hormigueo en la mano que me falta, mi mano fantasma. Pero sentir la variación de temperatura es otra cosa, algo importante… algo hermoso”, explica Francesca Rossi.

Rossi, una amputada que vive en Bolonia, Italia, participó recientemente en un estudio de investigación que examina los impactos de la retroalimentación directa de la temperatura en la piel de su extremidad restante. Ella es una de los 17 pacientes que sintieron un cambio de temperatura en su mano fantasma, ausente gracias a la tecnología pionera desarrollada por la EPFL. Sobre todo, dice, se siente reconectada con su mano perdida.

“El retorno de la temperatura es una sensación agradable porque sientes la extremidad, la extremidad fantasma, completamente. Ya no se siente fantasma porque tu extremidad está de regreso”, continúa Rossi.

Los investigadores Silvestro Micera y Solaiman Shokur han querido incorporar nuevos comentarios sensoriales en las prótesis para proporcionar una sensación más realista a los amputados, y su último estudio se centra en la temperatura. Se encontraron con un descubrimiento sobre la retroalimentación de la temperatura que supera con creces sus expectativas.

Si coloca algo caliente o frío en el antebrazo de una persona intacta, esa persona sentirá la temperatura del objeto localmente, directamente en su antebrazo. Pero en los amputados, esta sensación de temperatura en el brazo restante se puede sentir… en la mano fantasma que falta.

Al proporcionar retroalimentación de temperatura de forma no invasiva, a través de electrodos térmicos (también conocidos como termodos) colocados contra la piel del brazo restante, los amputados como Rossi informan que sienten la temperatura en su miembro fantasma. Pueden sentir si un objeto está caliente o frío y pueden decir si están tocando cobre, plástico o vidrio. Como parte de una colaboración entre la EPFL, la Escuela de Estudios Avanzados de Sant’Anna (SSSA) y el Centro Protesi Inail, la tecnología se probó con éxito en 17 de los 27 pacientes.Los resultados se publican en Science.

“Es particularmente importante que el paciente perciba las sensaciones térmicas fantasma como similares a las sensaciones térmicas experimentadas por su mano intacta”, explica Shokur, neuroingeniero científico senior de EPFL que codirigió el estudio.

Hacia un toque biónico realista

Proyectar sensaciones de temperatura en el miembro fantasma ha llevado al desarrollo de una nueva tecnología biónica, que equipa prótesis con retroalimentación de temperatura no invasiva que permite a los amputados discernir lo que están tocando.

“La retroalimentación de temperatura es clave para transmitir información que va más allá del tacto, conduce a sentimientos de afecto. Somos seres sociales y la calidez es una parte importante de eso”, dice Micera, titular de la Cátedra Fundación Bertarelli en Neuroingeniería Traslacional, profesora de la EPFL y SSSA, quienes también codirigieron el estudio. “Por primera vez, después de muchos años de investigación en mi laboratorio que muestran que la información táctil y la posición se pueden transmitir con éxito, estamos considerando la posibilidad de restaurar todas las ricas sensaciones que la naturaleza la mano puede proporcionar”.

Entrevista con investigadores, amputado. Crédito: Parte I: durante los primeros 2’57 minutos, CC-BY-SA, EPFL. Parte II: de 14:57 a 16:00 horas, Centro Protesi Inail

Retorno de la temperatura, del bienestar a la prótesis

Hace unos años, Micera y Shokur se enteraron de un sistema capaz de proporcionar retroalimentación de temperatura a través de la piel de sujetos sanos, también desarrollado en EPFL y derivado de Metaphysiks.

Metaphysiks desarrolla una tecnología neuroháptica, MetaTouch, que conecta el cuerpo con mundos digitales. MetaTouch combina retroalimentación táctil y de temperatura para aumentar el bienestar de los productos físicos.

“Este avance destaca el poder de los hápticos para mejorar las condiciones médicas y mejorar la calidad de vida de las personas con discapacidades”, dice Simon Gallo, cofundador y director de tecnología de Metaphysiks.

Los neuroingenieros de la EPFL tomaron prestado MetaTouch, que proporciona retroalimentación térmica directamente a la piel del usuario. Con este dispositivo, descubrieron las sensaciones del fantasma térmico y luego lo probaron en 27 amputados.

El prototipo Minitouch y las pruebas

Para el estudio, Shokur y Micera desarrollaron MiniTouch, un dispositivo que proporciona retroalimentación térmica y está diseñado específicamente para integrarse en dispositivos portátiles como prótesis. El MiniTouch consta de un sensor delgado y portátil que se puede colocar en el dedo protésico de una persona amputada. El sensor de dedo detecta información térmica sobre el objeto tocado, específicamente la conductividad térmica del objeto. Si el objeto es metálico, naturalmente conducirá más calor o frío que, digamos, un objeto de plástico. Un termodo, el que está en contacto con la piel del brazo restante del amputado, calienta o enfría, transmitiendo el perfil de temperatura del objeto tocado al sensor del dedo.

“Cuando presentamos la posibilidad de recuperar la sensación de temperatura en el miembro fantasma o la posibilidad de sentir el contacto con diferentes materiales, recibimos muchos comentarios positivos. Y finalmente, pudimos reclutar a más de 25 voluntarios en menos de dos años”, explica Federico Morosato, responsable de la organización del aspecto clínico de los ensayos en el Centro Protesi Inail.

Los científicos han descubierto que pequeñas áreas de piel en el brazo residual se proyectan en partes específicas de la mano fantasma, como el pulgar o la punta del dedo índice. Como era de esperar, encontraron que el mapeo de las sensaciones de temperatura entre el brazo residual y todo el fantasma proyectado es único para cada paciente.

Prótesis biónicas para reparar el cuerpo humano

Hace casi una década, Micera y sus colegas proporcionaron información sensorial en tiempo real sobre los objetos agarrados. Luego mejoraron la resolución táctil al proporcionar información confiable sobre la textura y la posición de un objeto. Además, descubrieron que los amputados comienzan a incorporar su mano protésica si reciben retroalimentación sensorial directamente en su sistema nervioso intacto. La sensación añadida de retroalimentación de la temperatura es otro paso más hacia la construcción de prótesis biónicas para reparar el cuerpo humano. Afinar las sensaciones de temperatura e integrarlas en un dispositivo portátil que se pueda mapear para cada paciente son algunos de los próximos pasos.

Referencia: “Restauración de la sensación térmica natural en amputados de miembro superior” por Francesco Iberite, Jonathan Muheim, Outman Akouissi, Simon Gallo, Giulio Rognini, Federico Morosato, Andre Clerc, Magnus Kalff, Emanuele Gruppioni, Silvestro Micera y Solaiman Shokur, 18 de mayo 2023, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adf6121

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