Este brazo robótico controlado por el cerebro puede girar, sujetar y sentir

El cerebro es bidireccional: recibe información y, al mismo tiempo, envía señales al resto del cuerpo para pedirle que actúe. Incluso un movimiento que parece sencillo, como sostener una taza, requiere que su cerebro controle los músculos de su mano y Escuchar Sobre los nervios de tus dedos.

Dado que el cerebro de Copeland salió ileso de su accidente, todavía podría, en teoría, gestionar este diálogo de entrada y salida. Pero la mayoría de los mensajes eléctricos de los nervios de su cuerpo no llegaron al cerebro. Cuando el equipo de Pittsburgh lo reclutó para su estudio, querían diseñar una solución alternativa. Creían que el cerebro de una persona paralizada podía estimular un brazo robótico y ser estimulado por señales eléctricas de él, y finalmente interpretar esta estimulación como la sensación de tacto en la mano. El desafío era hacer que todo fuera normal. La muñeca robótica debe girar cuando Copeland intenta doblarla; La mano debe cerrarse cuando tiene la intención de sostenerla; Y cuando el meñique del robot tocara algo sólido, Copeland debería sentirlo en su meñique.

Entre los cuatro conjuntos de electrodos implantados en el cerebro de Copeland, dos redes leen las intenciones de movimiento de su corteza para controlar el brazo robótico y dos para estimular su sistema sensorial. Desde el principio, el equipo de investigación sabía que podían usar BCI para crear un sentido del tacto para Copeland simplemente conduciendo corriente eléctrica a esos electrodos, sin la necesidad de un toque físico o robots.

Para construir el sistema, los investigadores aprovecharon el hecho de que Copeland conservaba cierta sensación en el pulgar, el índice y el dedo medio derechos. Los investigadores frotaron un hisopo allí mientras estaban sentados en un escáner cerebral magnético y encontraron las características cerebrales específicas que correspondían a esos dedos. Luego, los investigadores descifraron sus intenciones de moverse al registrar la actividad cerebral de electrodos individuales mientras imaginaba movimientos específicos. Y cuando pasaron la corriente a ciertos electrodos en su sistema sensorial, lo sintió. Para él, la sensación parece provenir de la base de sus dedos, cerca de la parte superior de la palma de su mano derecha. Podía sentirse como una presión o calor normal, o un hormigueo extraño, pero no sentía ningún dolor. “Me quedé mirando mi mano mientras estaba pasando como, ‘Oh, hombre, esto realmente parece que alguien podría perforar allí’”, dice Copeland.

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Una vez que demostraron que Copeland podía experimentar estas sensaciones y que los investigadores sabían qué áreas del cerebro tenían que ser estimuladas para crear sensación en diferentes partes de sus manos, el siguiente paso fue hacer que Copeland se acostumbrara a controlar el brazo del robot. Él y el equipo de investigación establecieron una sala de entrenamiento en el laboratorio y publicaron carteles de Pac-Man y memes de gatos. Tres días a la semana, un investigador conecta el electrodo conductor de su cuero cabelludo a un conjunto de cables y computadoras, luego lo ajusta mientras sostiene los bloques y esferas, moviéndolos de izquierda a derecha. Durante un par de años, se puso bastante bien. Incluso Mostrar el sistema Luego, el presidente Barack Obama.

Pero luego, dice Collinger, “se estabilizó en su alto nivel de rendimiento”. Una persona no paralizada necesitará unos cinco segundos para completar la tarea de mover el cuerpo. Copeland a veces podía hacer esto en seis segundos, pero su tiempo promedio era de alrededor de 20.

Para superarlo, es hora de intentar darle reacciones táctiles en tiempo real desde el brazo robótico.

Los dedos humanos detectan la presión y las señales eléctricas resultantes se envían a lo largo de ejes en forma de hilo desde la mano hasta el cerebro. El equipo invirtió esta secuencia colocando sensores en las yemas de los dedos robóticos. Pero las cosas no siempre tocan la punta de los dedos, por lo que una señal más confiable debe provenir de otra parte: los sensores de torque en la base de los números mecánicos.

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