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Un exoesqueleto robótico pensamiento-controlado para la mano

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Los científicos en el laboratorio de la ingeniería de la rehabilitación de ETH en Suiza han inventado un sistema robótico que dicen podrían cambiar fundamental las vidas de cada día de los pacientes del movimiento.

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Según los científicos de ETH, uno en seis personas sufrirá un movimiento en su curso de la vida; dos tercios de ésos afectados sufren de la parálisis del brazo. El entrenamiento clínico intensivo, incluyendo terapia robot-ayudada, puede ayudar a pacientes a recuperar un grado de control limitado sobre sus armas y manos.

Pero ahora Roger Gassert, profesor de la ingeniería de la rehabilitación en ETH Zurich, tiene una mejor idea. “Mi visión es ésa en vez de realizar los ejercicios en una situación abstracta en la clínica, pacientes podrá integrarlos en su vida de cada día en casa, apoyó en algunos casos por un robot” — usando un exoesqueleto montado en la mano.

Un exoesqueleto ligero que amplía la mano del paciente

El problema: los exoesqueletos existentes son pesados, así que los pacientes no pueden levantar sus manos, Gassert dice, y los pacientes tienen objetos de sensación de la dificultad y ejercicio de la fuerza correcta. “Por eso quisimos desarrollar un modelo que sale de la palma de la mano más o menos libre, permitiendo que los pacientes realicen las actividades diarias que apoyan no sólo funciones del motor (movimiento) pero funciones somáticosensoriales también.”

La solución inicial, desarrollada con profesor Jumpei Arata de la universidad de Kyushu (Japón), era un mecanismo para el finger que ofrecía tres resortes planos traslapados. Un motor mueve la primavera media, que transmite la fuerza a los diversos segmentos del finger a través de las otras dos primaveras. Los fingeres se adaptan así automáticamente a la forma del objeto que el paciente quiere agarrar. Pero los motores trajeron el peso del exoesqueleto a 250 gramos, que en pruebas clínicas probaron demasiado pesado para los pacientes.

La nueva solución: quite los motores de la mano y fíjelos a la parte posterior del paciente. La fuerza se transmite al exoesqueleto usando un cable de freno de la bicicleta. El módulo de la mano pesa levemente menos de 120 gramos y es bastante fuerte ahora levantar una botella del litro de agua mineral.

Fortalecer conexiones de los nervios existentes entre el cerebro y la mano

Otro problema se aseguraba de que los comandos del cerebro pueden alcanzar las extremidades después de un movimiento. “Especialmente con los pacientes seriamente afectados, la conexión entre el cerebro y la mano está a menudo seriamente o interrumpido totalmente,” Gassert explica.

La idea es permitir al cerebro detectar la intención de un paciente de moverse la mano y de pasar directamente esta información encendido al exoesqueleto.

Gassert dice que varios estudios muestran que es posible fortalecer conexiones de los nervios existentes entre el cerebro y la mano con ejercicio regular si el cerebro puede recibir la reacción somáticosensorial de la mano cuando produce un comando de moverse.

Gassert está utilizando la electroencefalografía (EEG) y la espectroscopia del infrarrojo cercano funcional (fNIRS) para estudiar esto. Una interacción entre el cerebro y el exoesqueleto podría llevar a un dispositivo que se adapta idealmente para la terapia — sin requerir los implantes del cerebro.

Incluso si los déficits son permanentes, un dispositivo robótico podría todavía ofrecer la ayuda a largo plazo vital.