Prótesis que recuperan el tacto

Uno de los grandes anhelos de las personas amputadas es recuperar el sentido del tacto en sus miembros superiores. Algunos proyectos han intentado devolver la sensación de sentir, pero no se han culminado aún con éxito. En esta senda, la Agencia de Defensa de Proyectos de Investigación Avanzada (Darpa, por sus siglas en inglés) ha puesto en marcha un departamento, gracias a todo el conocimiento en robótica que ha desarrollado a lo largo de su historia. Se trata de un nuevo programa de la Oficina de Tecnologías Biológicas, cuyo objetivo es devolver la calidad de vida a los amputados, mediante avances en prótesis e interfaces neurales. 

Bajo las siglas Haptix, se esconde un proyecto que restaura el sentido del tacto en amputados de miembros superiores, que busca superar los efectos físicos y psicológicos de la pérdida de éstos. La idea que persigue es devolver la conexión entre el cerebro y los nervios periféricos. Esto nos permite ser capaces de cerrar los ojos y mover la mano y el brazo en diferentes direcciones, y saber dónde está antes de volver a abrirlos.

El programa de Darpa pretende ofrecer ese tipo de sensaciones, muchos más naturales para los pacientes amputados. En el proceso se permite un control intuitivo, ya que las prótesis empleadas son más avanzadas y proporcionan a su vez un beneficio psicológico al mismo tiempo que se busca reducir el dolor del miembro fantasma. El programa se basa en tecnologías avanzadas de interfaz neural, que se han desarrollado en la agencia estadounidense, una suerte de vínculo directo y preciso entre la intención del usuario y control de la misma a través de Prótesis y Tecnología Neural-Interface fiable (RE-NET).

Haptix pretende alcanzar sus objetivos mediante el desarrollo de sistemas de interfaz que miden y decodifican señales motoras registradas en los nervios y/o en los músculos periféricos. El programa se adaptará a uno de los sistemas de prótesis avanzadas desarrollados en el programa «Revolucionando Prótesis» para incorporar sensores que proporcionan retroalimentación táctil y propioceptiva para el usuario, enviado a través de la estimulación modelada de vías sensoriales en el nervio periférico. Uno de los principales desafíos es la identificación de estrategias de modelado de estimulación que provocan las ensaciones naturalistas del tacto y el movimiento. El objetivo final es crear un dispositivo totalmente implantable que seguro, fiable, eficaz y aprobado para uso humano. 

«Los nervios periféricos contienen ingente información de fácil acceso para la interfaz con el sistema nervioso humano. Toda la investigación se realizó en el marco del programa RE-NET de Darpa, junto a otros departamentos, y demostramos que estos nervios mantienen fibras motoras y sensoriales, antes inervados en el miembro amputado, y que estas fibras siguen siendo funcionales durante décadas después de la pérdida de extremidades», explica Doug Weber, el director del programa Darpa. «Haptix intentará aprovechar en estas vías de comunicación biológicas para que los usuarios puedan controlar y detectar la prótesis a través de las mismas vías de señalización neuronales utilizadas para las manos intactas y los brazos», añade el director de Darpa.

Además del rendimiento de las funciones motoras, se restaurarán el tacto y la propiocepción del usuario. La creciente evidencia sugiere que la estimulación sensorial en amputados puede proporcionar importantes beneficios psicológicos tales como la mejora de la prótesis «encarnación» y reducir el dolor del miembro fantasma que sufre aproximadamente un 80 por ciento de los amputados. Por esta razón, Darpa busca la inclusión de los psicólogos en los equipos multidisciplinares de científicos, ingenieros y médicos que proponen para desarrollar los componentes de la tecnología de electrodos, algoritmos y sistemas electrónicos para el sistema Haptix. Los equipos tendrán que estudiar la forma en que este sistema puede afectar al usuario en varios dominios importantes, incluyendo la función motora y sensorial, la psicología, el dolor y calidad de vida.

«Tenemos la oportunidad no sólo de mejorar significativamente la capacidad de un amputado para controlar una prótesis, sino de provocar un profundo impacto psicológico positivo», sostiene Weber. «Hoy los amputados ven las prótesis existentes en el mercado como meras herramientas, como una llave o un abrelatas, que se utiliza sólo para realizar un trabajo específico, por lo que muchas personas abandonan sus prótesis a menos que sea absolutamente necesario. Creemos que Haptix creará una experiencia sensorial tan rica y vibrante que el usuario va a querer usar su prótesis a tiempo completo y lo aceptará como una extensión natural del cuerpo. Si podemos lograr eso, Darpa estará aún más cerca de cumplir su compromiso de ayudar a restaurar la funcionalidad completa y natural para los miembros del servicio herido» . 

El plan del programa culmina con una prueba de 12 meses, para llevar a casa del sistema de prótesis Haptix completa. Para ayudar a los científicos en la realización de las gestiones necesarias para lograr las aprobaciones regulatorias para los ensayos en humanos, Darpa ha consultado con la FDA de EE UU para incorporar los plazos establecidos en el proceso del programa. «Llevar a cabo pruebas a modo de ensayos clínicos en el hogar son el primer paso para hacer realidad esa visión. Sólo si la experiencia resulta cómoda y fácil, conseguiremos tener un éxito rotundo», explica Weber.

Con técnicas distintas, pero con el mismo propósito, en 2007 dos personas con prótesis de brazo recuperaron la sensación cutánea cuando los nervios que conservaron de las extremidades perdidas fueron conectados a músculos del pecho, tal y como recogía un artículo publicado en «Proceedings of the National Academy of Sciences». Un equipo integrado por ingenieros y terapeutas físicos del Instituto de Rehabilitación en Chicago y los departamentos de Terapia Física y de Ingeniería Biomédica en la Universidad Northwestern (Michigan) logró que los amputados percibieran sensaciones indirectas mediante ese procedimiento. «Hemos desarrollado una técnica que transfiere los nervios restantes del brazo, después de la amputación, a los músculos del pecho», explicó el artículo. De esta forma, los amputados (una mujer de 24 años y un hombre de 54 ) sentían la extremidad perdida cuando se les tocaba en el pecho.