A menudo solemos subestimar la importancia de nuestros sentidos. La mayoría conoce la importancia y valor de ver y escuchar. Con la llegada de la pandemia, muchos más aprendieron a valorar el sentido del olfato y del gusto. Sin embargo, se suele olvidar que existe un sentido mucho más grande y valioso: el tacto.

A diferencia de los cuatro anteriores, que tienen órganos muy específicos para funcionar, el tacto se encuentra en toda nuestra piel (el órgano más grande del cuerpo), y se extiende más allá de ella. Se relaciona, además, con las terminaciones nerviosas internas del organismo. Es decir, aunque poco seamos conscientes de esto, el tacto es el sentido más importante con el que contamos.

Es por eso que la tecnología háptica y la biónica han estado durante años investigando este fascinante sentido con el objetivo de replicarlo, tanto para nuevos avances tecnológicos más intuitivos, para mejorar los ya existentes o ayudar a personas con discapacidades a recuperar su movilidad de la mejor forma posible.

Por ello, ha habido mucho interés en incorporar, de alguna forma, el sentido del tacto en las prótesis. Finalmente, los científicos han logrado un avance importante en este campo. Se trata de una interfaz cerebro-computadora que evoca sensaciones táctiles. Gracias a esto, han probado que puede mejorar el control de un brazo robótico. Así lo informaron científicos de la Universidad de Utah en un artículo publicado en la revista Science.

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Un brazo robótico con sentido del tacto

Brazo robótico 3

Este avance científico surgió por primera vez en 2019. Los científicos revelaron que trabajaban en un brazo prostético con el sentido del tacto que se podía controlar solo con el pensamiento. Los resultados de este experimento han sido sorprendentes y emocionantes.

El dispositivo recibe el nombre de Luke Arm (En honor al Luke Skywalker de Star Wars). Entre sus funciones se encuentra que permite simular la forma en que la mano humana siente los objetos y enviar señales al cerebro. Es decir, la persona que lo usa puede sentir qué tan suave o duro es un objeto para saber cómo manipularlo.

Luke Arm lleva más de una década en desarrollo y está construido con servomotores, actuadores, rotores, flexores y otras partes, todo envuelto en una funda de silicona. Obtiene su energía de una batería de iones de litio externa y está conectada a una PC para traducir los impulsos nerviosos en acciones.

Los científicos no conectaron el dispositivo a los nervios y músculos restantes de la parte superior del brazo, como hacen usualmente. Por el contrario, se usó una conexión directa entre el dispositivo y el cerebro. De esta forma, el paciente podía mover el brazo solo con sus ojos y recibir información sensorial del dispositivo mientras lo controla. Esto generó una realimentación que permitió acortar el tiempo que le tomó al paciente realizar tareas.

El estudio

Nathan Copeland es el paciente que ha llevado a cabo estas pruebas durante más de seis años. Tiene 28 años y está paralizado casi completamente luego de romper su cuello en un accidente de tránsito. En 2016 fue seleccionado para participar en una investigación experimental de la Universidad de Utah.

Desde entonces, ha controlado, en ocasiones anteriores, un brazo robótico externo que usa una interfaz neuronal conectada a su corteza motora. Sin embargo, en esta oportunidad, los científicos decidieron dar un paso más allá y combinaron sus dos líneas de investigación. Copeland y los científicos reportaron resultados increíbles.

Gracias a este dispositivo, puede realizar tareas como verter agua de un vaso a otro con éxito. En experimentos anteriores, sin el sentido del tacto, él podía guiar el brazo al vaso de agua, ver cómo tocaba el objeto, «pero a veces lo agarraba y se caía».

Los resultados del estudio

Para probar este nuevo brazo, se diseñaron diferentes pruebas que Copeland debía completar. Entre ellas, debía mover objetos de diferentes tamaños y formas, o verter agua de un recipiente a otro. En estas tareas, se evidenció una reducción en el tiempo medio para poder completarlas. Pasó de 20 segundos a solo 10 y su desempeño fue el de una persona sin discapacidad.

«Incluso algo tan simple como tomar un vaso y tratar de mantener la presión adecuada al moverlo a otro lugar depende en gran medida de la respuesta táctil de la mano», explicó la profesora de la Universidad de Pittsburgh, Jennifer Collinger.

Para lograr esto, el equipo incorporó electrodos en el cerebro de Copeland. Específicamente, en el área que procesa la información sensorial para permitirle usar los pulsos eléctricos. De esta forma, se simularon un amplio rango de sensaciones.

«Resultó que la estimulación en las áreas del cerebro relacionadas con la yema de los dedos generaba sensaciones que se sentían como si vinieran de la propia mano del participante», dice Collinger.

Tras esto, los investigadores descifraron cómo generar las señales cuando el brazo y mano entren en contacto con un objeto. Posteriormente, compararon cuánto tomaba realizar tareas con y sin realimentación táctil. Los resultados permitieron concluir que podría realizar algunas tareas tan rápido como una persona con un brazo orgánico.

«La sensación realmente cambiaría en intensidad según la fuerza que ejerciera la mano sobre el objeto. Así que también podría decir si lo tenía bien agarrado o no. El control es tan intuitivo que básicamente pienso en las cosas como si estuviera moviendo mi propio brazo», explicó Copeland.

Algunos problemas a solucionar

Brazo robótico 2

Aunque el avance es asombroso, no significa que sea perfecto. Copeland manifestó que la información sensorial que recibe todavía es algo rudimentaria. Los sensores miden el torque en las articulaciones en la base de los dedos robóticos, que luego se traduce en señales eléctricas y se transmite al cerebro. Por lo tanto, la sensación que transmite es como un cosquilleo o una presión.

«Todavía tenemos un largo camino por recorrer en términos de hacer que las sensaciones sean más realistas y llevar esta tecnología a los hogares de las personas, pero cuanto más nos acerquemos a recrear las entradas normales al cerebro, mejor estaremos», explicó Robert Gaunt, coautor del artículo.

De igual forma, es una tecnología que requiere estar conectada a un computador, de manera que no es portátil. Además, se requiere conectar los electrodos al cerebro para generar la interfaz cerebro-computador. Por lo tanto, se requiere de una invasiva cirugía cerebral. A esto se suma que cada electrodo tiene un limitado periodo de vida, por lo que tendría que ser reemplazado periódicamente por medio de cirugías.

Por lo tanto, estos estudios son un gran avance en la dirección correcta. Sin embargo, todavía falta un tiempo para desarrollar una prótesis integral que incluya todas las tecnologías para generar experiencias más reales de manera portátil. Con la integración del sentido del tacto se ha logrado un gran avance, dado que no solo mejora el rendimiento de las prótesis, sino que también un mayor sentido de propiedad y realidad.

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