Una mejor comprensión de la salud encefálica, al alcance de nuestros dedos (biónicos)

Para quienes construyen extremidades artificiales, una de las mayores dificultades consiste en lograr que sus usuarios (por ejemplo, personas que hayan sufrido amputaciones) sientan sus prestaciones de un modo intuitivo. Los continuos empeños por crear prótesis que proporcionen un movimiento y una sensación casi naturales han deparado recientemente avances en interfaces neurológicas complementarias que permiten una comunicación entre el encéfalo y los sensores. Estos trabajos se sustentan en diversos campos del conocimiento, entre ellos, ciencia de la cognición, imaginología del encéfalo, mecánica y biología celular, ingeniería de tejidos, procesamiento de la información, robótica y rehabilitación médica.

Dos proyectos financiados con fondos europeos han contribuido directamente a superar los escollos correspondientes, y sus trabajos siguen proporcionando conocimientos científicos y tecnologías de utilidad para alcanzar las citadas metas. NANOBIOTOUCH, que finalizó en 2013, desarrolló una yema dactilar humana que era capaz de detectar la fuerza direccional y la temperatura, dos factores fundamentales para que la sensación de tacto sea realista.

Partiendo de ello, unos investigadores se valieron de matrices nanoelectromecánicas (NEMS) y de tecnología de procesamiento de información con redes neuronales para lograr una exploración artificial de superficies aún más similar al comportamiento háptico y la respuesta afectiva de un ser humano.

Por su parte NEBIAS, proyecto en curso, trabaja en crear una prótesis para extremidades superiores controlada mediante una interfaz neuronal y que permite una conexión estable y muy selectiva con el sistema nervioso. Este proyecto pretende también conocer más a fondo el «lenguaje» que permite que el sistema nervioso central se comunique con las señales nerviosas periféricas. Para ello, investiga las señales electromagnéticas encefálicas y nerviosas y también los cambios del metabolismo y del flujo sanguíneo encefálico relacionados con el movimiento.

Estudio de las respuestas neurofisiológicas

Toda esta actividad científica ha proporcionado conocimientos novedosos y, en parte, inesperados sobre el funcionamiento del encéfalo. Este mismo mes, la revista científica Drug Target Review informó de que dichos proyectos habían logrado hallazgos que brindaban formas nuevas de «medir la salud encefálica». En dicha revista se citaba a uno de los investigadores, Henrik Jörntell, de la Universidad de Lund (Suecia), quien habría dicho que «conseguimos medir la cooperación entre las redes neuronales de un modo muy preciso y detallado. También podemos ver cómo cambia toda la red cuando llega información nueva».

Este estudio reciente permitió emular las sensaciones táctiles humanas empleando una yema dactilar biónica diseñada para neuroprótesis robóticas de extremidades superiores. Se implantaron nervios sensores en piel de rata que fueron capaces de recibir estos estímulos táctiles artificiales. El equipo investigador pudo entender con mayor precisión de qué modo el encéfalo percibe el mundo que le rodea a través del tacto empleando una herramienta que posibilitaba un análisis de gran resolución de cómo neuronas individuales y sus redes encefálicas conectadas procesan la información entrante. Se descubrió que las neuronas individuales pueden transmitir mucha más información de lo que se suponía y que realmente pueden interactuar para crear representaciones complejas de los estímulos sensoriales.

Más allá de la biorrobótica

El artículo publicado en Drug Target Review también se hace eco de Calogero Oddo (colaborador del proyecto NANOBIOTOUCH), quien habría declarado que «estos conocimientos se integrarán en una nueva generación de manos robóticas sensibles capaces de transmitir información táctil muy precisa a usuarios que han sufrido amputaciones». Además de favorecer la rehabilitación médica de estos usuarios, estas prótesis sensibles podrían aprovecharse para aumentar las funciones robóticas con vistas a realizar tareas complejas que requieren destreza y precisión, como cirugía y ciertas intervenciones de salvamento.

Por otra parte, las conclusiones del estudio relativas al funcionamiento de las redes neurológicas sanas poseen importantes implicaciones fuera del sector de la biorrobótica. Las enfermedades neurológicas progresivas, como el Parkinson y el Alzheimer, alteran las redes neuronales de modos que hasta ahora no se han podido analizar con total efectividad. Un ictus, por ejemplo, puede mermar la red neuronal en su totalidad, incluso si el daño encefálico está muy localizado. Este estudio ha ayudado a alcanzar un conocimiento neurológico más profundo al revelar que el modo en que el encéfalo procesa los estímulos sensoriales puede ser indicativo de la salud general de este órgano.

Para más información, consulte:
Página web del proyecto NEBIAS
Página web de NANOBIOTOUCH en CORDIS