Una pierna biónica conectada al sistema nervioso permite a personas amputadas subir escaleras y sortear obstáculos
Una prótesis biónica conectada al sistema nervioso de personas amputadas a través de un interfaz robótico les permite caminar más rápido y de forma más natural, además de sortear obstáculos y subir escaleras. El avance ha sido presentado este lunes en la revista Nature Medicine por el equipo de Hugh Herr, que ha realizado un ensayo clínico con 14 personas con una pierna amputada por debajo la rodilla: siete de ellas con la nueva pierna biónica, conectada a los nervios de los músculos de forma quirúrgica, y otras siete personas con prótesis clásicas, sin esta interfaz.
La velocidad de marcha de las personas con amputación que llevaban esta prótesis fue un 41% superior a la del grupo sin la interfaz y equivalente a las de los no amputados. Además, el rendimiento de la marcha de estos pacientes mejoró en entornos del mundo real, incluida la subida de pendientes, escaleras y caminos con obstáculos.
Conectado a los nervios
Aunque se habían realizado aproximaciones similares en prótesis de brazo, los autores presumen de haber abierto camino en lo que se refiere a dispositivos para andar. “Es el primer estudio prostético de la historia en la que se realiza una intervención con neuromodulación completa en el que se consigue una recuperación del paso natural”, ha defendido Herr en un encuentro con los medios. “Ningún estudio previo ha sido capaz de mostrar este nivel de control cerebral en el que el sistema nervioso humano, y no un robot, está controlando el movimiento”.
Ningún estudio previo ha sido capaz de sea el sistema nervioso humano, y no un robot, el que está controlando el movimiento
A pesar de que se habla de prótesis biónicas para amputados desde hace décadas, la mayoría de las que usan estas personas a diario son prótesis pasivas o sistemas híbridos en los que la tecnología robótica hace el trabajo de asistencia. En este caso, la interfaz neuroprotésica permite que la pierna biónica se conecte al sistema nervioso a través de pares de músculos agonistas-antagonistas construidos quirúrgicamente que restauran la capacidad de percibir la posición y el movimiento de las extremidades (la conocida como propiocepción).
“El sistema tiene un traductor de la presión de la propia prótesis contra el suelo, que manda la información al interfaz para que genere estímulos eléctricos que se transmiten al nervio”, explica a elDiario.es Juan de los Reyes Aguilar, jefe del Grupo de Neurofisiología Experimental en la Unidad de Investigación del Hospital Nacional de Parapléjicos, que no ha participado en el estudio. “Otro sensor registra la actividad muscular por encima de la amputación, las transforma en descargas eléctricas y estas se aplican sobre los nervios ciático y tibial a los que se conecta”.
Esta señal de los músculos que actúan en pares agonista-antagonista llega al sistema nervioso central, lo que facilita que los sujetos sean conscientes de las posiciones y movimientos de sus miembros, que se integran en su mapa somatosensorial. “Realizamos una operación tras la amputación en la que conectamos los pares de músculos de modo que cuando una persona mueve su miembro fantasma [la imagen sensorial que produce la ilusión de que la pierna sigue allí], los músculos naturales se muevan dinámicamente y la prótesis se mueve de forma armonizada”, explica Herr. En cierto sentido, es como si el dispositivo sacara ventaja de la señal que los nervios seccionados siguen enviando al cerebro para generar la sensación de que el miembro sigue allí.
Mucho con muy poco
Los autores creen que este resultado sugiere que incluso el restablecimiento parcial de la señalización neuronal puede ser suficiente para permitir mejoras clínicamente relevantes en la funcionalidad neuroprotésica. “Vimos que solo el 18% de la información neurobiológica era suficiente para restaurar el paso natural”, asegura Hyungeun Song, autor principal del trabajo e investigador del MIT. “Este hallazgo implica que en un número de personas amputadas o afectados por enfermedades neurológicas, la restauración parcial de la neuroinformación podría ser suficiente para recuperar una locomoción funcional”.
Una de las mejoras previsibles en el diseño de futuras prótesis activas requerirá de la miniaturización de la tecnología
El único inconveniente, a juicio de Juan de los Reyes Aguilar, es que el dispositivo es demasiado voluminoso para que sea aceptado por muchos usuarios. “Si bien el resultado supone una mejora para las funciones que pierden personas con una extremidad inferior amputada, el mecanismo que se debe implementar es más voluminoso, pesado y complejo que el de prótesis que sin sensores”, asegura en declaraciones a SMC España. “Por tanto, una de las mejoras previsibles en el diseño de futuras prótesis activas requerirá de la miniaturización de la tecnología; podrá ayudar a reducir el peso y volumen de todo el mecanismo requerido para implantar los sensores y transmitir la información propioceptiva”.