Extremidades robóticas se conectan al cerebro con luz - principal


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Imagine un brazo biónico que se conecta directamente al sistema nervioso, por lo que el cerebro puede controlar sus movimientos y el propietario puede sentir la presión y el calor a través de su mano robótica. Esta posibilidad se ha acercado a la realidad con el desarrollo de sensores fotónicos que podrían mejorar las conexiones entre los nervios y las prótesis

Hoy las interfaces neuronales son electrónicas, con componentes de metal que pueden ser rechazados por el cuerpo. Ahora, en su lugar, Marc Christensen, de la Southern Methodist University en Dallas, Texas, y sus colegas, están construyendo sensores que captan las señales nerviosas usando la luz. Se emplean fibras ópticas y polímeros que son menos propensos que el metal a desencadenar una respuesta inmune, y que no se corroen.

En la actualidad, los sensores se encuentran en la fase de prototipo, y son demasiado grandes para ponerlos en el cuerpo, pero unas versiones más pequeñas deberíann funcionan en los tejidos biológicos, de acuerdo con el equipo.

Susurro de luz

Los sensores se basan en cápsulas esféricas de un polímero que cambia de forma en un campo eléctrico. Las cápsulas se unen a una fibra óptica, que envía un haz de luz que viaja por su interior.

La manera en que la luz viaja por el interior de la esfera se llama el “modo de galería de los susurros”, el nombre de la galería de los susurros en la Catedral de San Pablo, Londres, donde el sonido viaja más lejos de lo habitual, ya que se refleja a lo largo de un muro cóncavo.

La idea es que el campo eléctrico asociado a un impulso nervioso puede afectar la forma de la esfera, que a su vez cambia la resonancia de la luz en el interior de la cápsula. Así el nervio se convierte efectivamente en parte de un circuito fotónico. En teoría, el cambio en la resonancia de la luz que viaja por la fibra óptica puede informarle a un brazo robótico que el cerebro quiere mover un dedo, por ejemplo.

Las señales se pueden transportar en la otra dirección aplicando luz infrarroja directamente a un nervio —esto es conocido en la estimulación de nervios—, luz que es guiada por un reflector en el extremo de la fibra óptica.

Para llegar al uso de versiones funcionales de estos sensores, se tendrían que mapear las conexiones nerviosas. Por ejemplo, se le podría pedir a un paciente que trate de elevar su brazo amputado, de modo que un cirujano pueda conectar el nervio correspondiente a la prótesis.

Perro biónico

Los investigadores planean mostrar un prototipo funcional en un gato o un perro dentro de los próximos dos años. Antes de eso, el sensor deberá ser reducido de su tamaño de cientos de micrómetros a 50 micrómetros. El proyecto cuenta con us$ 5.600.000 dólares de financiamiento de DARPA, la Agencia militar de Proyectos de Investigación Avanzados del Departamente de Defensa de EEUU.

Christensen dice que algún día los sensores y la fibra óptica podrían actúa como un “cableado puente” que restaure el movimiento y la sensibilidad en los pacientes con daños de la médula espinal, ruteando nervios desde el cerebro a las piernas y evitando la zona dañada.

Ravi Bellamkonda, un bioingeniero del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta, está impresionado. “Estaría emocionado si tuvieran éxito; es importante para desarrollar sólidas interfaces con el sistema nervioso”, dijo.

Pero Marc Gasson, de la Universidad de Reading, Reino Unido, dice que los sensores igual pueden ser rechazados por el cuerpo. “Ciertamente, son materiales muy biocompatibles. Sin embargo, dudo que totalmente se pueda descartar algún tipo de respuesta inmune”, dice.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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