(2) Tiene una buena forma de simulación, es hermosa y duradera. Aún más útiles serían prótesis del tipo que Amanda Keats probó voluntariamente: con el cerebro manipulado en lugar de las partes del cuerpo que normalmente no se asocian con el alcance. Existe una tecnología llamada "reconstrucción de reinervación muscular dirigida" que utiliza los nervios restantes después de la amputación para controlar las prótesis. Se probó por primera vez en pacientes en 2002. Cuatro años más tarde, cuando Amanda quedó postrada en cama después de un accidente automovilístico, su esposo Tommy Keats leyó sobre ello en línea. El accidente se produjo cuando un camión chocó contra su coche, aplastándole el brazo izquierdo por debajo del codo.
En el Children's Home Learning Center cerca de Northville, Tennessee, EE. UU., Amanda Keats se vio rodeada de niños de cuatro y cinco años nada más entrar al aula. "Oigan, ¿cómo están hoy, mis bebés?", Dijo, dándole palmaditas en los hombros y acariciando su cabello. Amanda es una mujer esbelta y enérgica que ha dirigido esta guardería y otras dos durante casi 20 años. Se inclinó para hablar con una niña, con las manos en las rodillas.
"¡Brazo robótico!", gritaron varios niños.
"Recuerdas esto", dijo Amanda, extendiendo su brazo izquierdo. Abrió las palmas hacia arriba, acompañado de un leve zumbido que no se podía escuchar sin prestar atención. Dobló los codos y escuchó otro zumbido.
"¡Que haga una estupidez!", dijo una niña. "¿Tonto? ¿Recuerdas cómo te estreché la mano?", Dijo Amanda, extendiendo el brazo y torciendo la muñeca. Un niño se acercó vacilante y le tocó los dedos. Tocó el plástico color carne, con los dedos ligeramente doblados hacia adentro. Debajo de la piel hay tres motores, una estructura de metal y un complejo sistema electrónico. Encima del dispositivo hay una cubierta de plástico blanca que se fija a la mitad del bíceps de Amanda y cubre un muñón, casi el único muñón del brazo izquierdo que perdió en un accidente automovilístico en 2006.
Casi, pero no tanto. En su cerebro, por debajo del nivel consciente, todavía existía la imagen de un brazo intacto, como un fantasma. Cuando Amanda intentó doblar el codo, el brazo fantasma se movió. Los impulsos nerviosos viajan rápidamente desde su cerebro, son captados por sensores de electrodos en una cubierta de plástico blanco y se convierten en señales que activan los motores para que el codo del brazo robótico se flexione.
"En realidad, no pienso en eso. Hago que se mueva", dijo Amanda, de 40 años. Además de esta prótesis estándar, también existe una versión más experimental y controlable. "Salí después del accidente automovilístico. No entendía por qué Dios fue tan cruel conmigo. Pero estos días siempre estoy emocionado porque están mejorando constantemente este brazo. Un día podré usarlo para sentir cosas, o en mi encontró el momento adecuado para aplaudir cuando los niños cantaban. "En ese momento estaba enojada, triste y aburrida", dijo. Pero Tommy le dijo que alguien en Chicago iba a recibir una nueva prótesis de pierna, lo que le ofreció un rayo de esperanza. "Parecía nuestra mejor opción en ese momento, mucho mejor que una prótesis de pierna normal y tosca", dijo Tommy. "Amanda se emocionó cuando se enteró de ello".
Amanda Kitts es miembro de Tomorrow's People. A esta persona le falta una parte del cuerpo o está dañada, sustituida por un dispositivo implantado en el sistema nervioso que obedece las instrucciones del cerebro. Por ejemplo, si la cubierta de plástico del brazo roto de Amanda se moviera, aunque fuera un poco, podría impedirle cerrar los dedos. Aún así, los dispositivos bioelectrónicos representan un gran avance en ciencia y tecnología, y los investigadores ahora pueden restaurar funciones corporales con las que las personas discapacitadas sólo podían soñar en el pasado.
“Este es el núcleo de este trabajo: la restauración.
"Un paciente con una lesión de la médula espinal puede ir a un restaurante sin ser alimentado y los demás no notarán ninguna diferencia", afirmó Joseph Pancrazio, director de neuroingeniería del Instituto Americano de Neurología y Accidentes Cerebrovasculares. Esta es mi definición de éxito.
En la oficina de Robert Lipschultz en el Centro de Rehabilitación de Chicago (RIC), la historia de los intentos humanos de reparar el cuerpo se muestra en un estante en forma de manos, piernas y pies artificiales. el pasado La tecnología básica de las prótesis no ha cambiado mucho en 100 años", afirmó. "Los materiales son diferentes. Acabamos de sustituir el cuero por plástico, pero la estructura básica sigue siendo la misma: un montón de ganchos y bisagras, accionados por cuerdas o motores y controlados por palancas. Muchos tipos que regresaron de Irak sin brazos ni piernas encontraron a un tipo así. Vamos, pruébalo. "
Resulta ser una prótesis de hombro izquierdo. La parte del hombro es una coraza, fijada al pecho con correas; el brazo está articulado a la altura del hombro y el codo, y termina en un clip de metal. extender la mano, tienes que girar la cabeza hacia la izquierda y usar la barbilla. Presionar un joystick y tirar la mano fue bastante vergonzoso después de 20 minutos debido a mi postura extraña y mi presión intensa. Muchos amputados finalmente se están alejando de los brazos artificiales.
Todd Kuiken, médico e ingeniero biomédico del Centro de Rehabilitación de Chicago, lidera el desarrollo de prótesis bioelectrónicas. Sabía que los nervios del brazo residual del amputado aún podían transmitir señales desde el cerebro. La computadora en la prótesis podría dirigir el motor para realizar la conexión, pero no podría conectar directamente los datos de la computadora. Las fibras nerviosas no funcionan bien con los cables metálicos y los cables conectados a heridas abiertas en el cuerpo se vuelven altos. vías de riesgo de infección e invasión)
Quiken necesitaba encontrar un amplificador para aumentar la señal de los nervios. Esto elimina la necesidad de preguntar a los nervios directamente. Descubrió esta sustancia en los músculos, que libera impulsos eléctricos que. son lo suficientemente fuertes como para ser detectados por electrodos adheridos a la piel, tecnología para eliminar los nervios cortados de la lesión original de la extremidad y transferirlos a otros músculos con efectos de amplificación de señal adecuados. Desde junio de 5438 hasta octubre de 2006, Kuiken comenzó a conectar a Amanda. Se conservaron los nervios que antes estaban distribuidos por todo el brazo. “Estos nervios eran originalmente responsables del funcionamiento del brazo y la mano, y ahora tenía que encontrar otras cuatro áreas musculares y transferirlas. Dijo Kuiken. Estos nervios se originan en la corteza motora de Amanda (donde existe la imagen cruda de la extremidad) y terminan abruptamente al final del muñón, como un cable telefónico cortado, y mediante una cirugía compleja, un cirujano los volvió a unir en diferentes áreas. de los músculos de la parte superior del brazo, y durante los siguientes meses crecieron milímetro a milímetro, echando raíces en sus respectivos "nuevos hogares".
"Tres meses después, comencé a experimentar picazón y espasmos leves", Amanda dijo: "Cuatro meses después, cuando me toqué la parte superior del brazo, realmente pude sentir diferentes partes de mi mano. Lo toqué en diferentes lugares y lo sentí como dedos. "Lo que sintió fue en realidad el "brazo fantasma" incrustado en su cerebro, ahora conectado a carne y sangre. Amanda creía que cuando se movía el "dedo fantasma", los músculos reales de la parte superior del brazo se contraerían.
De nuevo, un mes después, le instalaron su primer brazo bioelectrónico, con electrodos ocultos en una cubierta de plástico alrededor del muñón para capturar señales musculares. El desafío ahora era convertir esas señales en una avalancha de comandos electrónicos para mover el codo y la mano. Un "ruido" sale del corto brazo de Amanda, mezclado con señales como "extiende el codo" o "gira la muñeca". El microprocesador montado en la prótesis debe programarse cuidadosamente para seleccionar las señales correctas y enviarlas. Los motores correspondientes
Gracias al "brazo fantasma" de Amanda, es posible filtrar estas señales en un laboratorio del centro de rehabilitación, según el ingeniero Blair Locke, se hicieron pequeños ajustes al procedimiento. Amanda para quitarse la prótesis e instalar electrodos en el brazo que le quedaba. Se paró frente a un gran televisor de pantalla plana que mostraba un brazo flotando sobre un fondo azul. La imagen del "brazo fantasma". al brazo residual, y el brazo en la pantalla se moverá.
Locke bajó la voz para evitar perturbar la concentración de Amanda. Pídale que gire las manos, con las palmas hacia adentro, hacia la pantalla. sus muñecas y palmas", dijo.
La mano en la pantalla volvió a moverse. "¿Es mejor que la última vez?", Preguntó. "Sí, la señal es fuerte", sonrió Amanda. A continuación, Locke le pidió que juntara el pulgar y otros cuatro dedos. Las manos en la pantalla lo hicieron. Los ojos de Amanda se abrieron como platos. "¡Vaya, no sabía que podía hacer esto!" "Una vez que se identifica la señal muscular correspondiente a un movimiento específico, el programa informático de la prótesis se puede configurar para buscar esta señal y activar el motor correspondiente cuando la encuentre.
El lugar donde Amanda practica el uso de sus prótesis está justo debajo de la oficina de Kuiken. Es un apartamento habilitado por un terapeuta ocupacional, con varios electrodomésticos y una estufa que una persona discapacitada que acaba de recibir una prótesis puede utilizar. Cocinas, cajones con cubiertos de metal, camas, armarios con perchas, baños, escaleras: estos son objetos que la gente usa de manera informal, pero que son extremadamente resistentes a la pérdida de una extremidad. La gente quedó atónita. Se arremangó para dejar al descubierto la cubierta de plástico de la prótesis y sus movimientos fueron muy suaves: levantó un trozo de pan con el brazo sano, agarró el cuchillo con los dedos protésicos, dobló el codo y se secó. la mantequilla de maní una por una p>
“No fue fácil al principio”, dijo, “trabajé duro, pero seguí poniendo mis manos en los lugares equivocados. "Pero practicó mucho y cuanto más usaba la prótesis, más naturales se volvían sus movimientos. Lo que Amanda más desea ahora es el aspecto y la sensación de la prótesis. Será de gran ayuda para muchas actividades, incluida una de sus actividades favoritas. cosas: beber café". El problema con el vaso de papel es que cuando agarro algo, mi mano protésica sigue cerrándose hasta que está apretada, y es imposible sostener el vaso de papel con mucha fuerza. "Una vez hice el ridículo en Starbucks. Agarré un vaso de papel con mi mano protésica y mi 'salto' explotó", dijo. "
Quicken dijo que tiene buenas esperanzas de obtener este tipo de percepción y que todavía confía en su "brazo fantasma". Biología en el Centro de Rehabilitación de Chicago y los ingenieros del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, trabajando juntos , han estado desarrollando un nuevo tipo de prótesis para pacientes como Amanda que no sólo es más flexible (con más motores y articulaciones) sino que también tiene almohadillas delgadas sensibles a la presión en las yemas de los dedos que se asemejan a varillas de pistón unidas a la almohadilla del sensor. presionando contra el muñón de Amanda
Cuanto más dura es la mano, más fuerte es la sensación del “dedo fantasma”. “Así puedo sentir lo apretada que está mi mano. " Dijo. Por la velocidad de vibración de la varilla delgada, también puede saber si el objeto que toca su dedo es áspero (como papel de lija) o liso (como vidrio). "Lo probé en Chicago y me gustó mucho. "Me gustaría que me dejaran llevármelo a casa ahora", dijo. Sin embargo, era mucho más complicada que la prótesis que tenía en casa y no me la podían dar con seguridad. "Eric Schremp no es como Amanda. No necesita prótesis. Sólo necesita que sus brazos naturales vuelvan a funcionar; no lo han hecho desde que Schremp se rompió el cuello en 1992 y quedó tetrapléjico. Pero ahora, el hombre de 40 años -Un anciano de Ohio puede coger un cuchillo y un tenedor. Puede hacerlo gracias al ingeniero biomédico de la Universidad Case Western Reserve, Hunter Pekar. "Nuestro objetivo es restaurar la capacidad de agarrar con la mano", dijo Peckham. "Hacer todo es clave". a vivir independientemente. ”
Los músculos de los dedos de Schrempp y los nervios que los controlan todavía estaban allí, pero las señales del cerebro fueron cortadas hasta el cuello. Peckham dirigió a otros miembros del personal insertando ocho pequeños sacos en el pecho de Schrempp. van hasta los músculos de los dedos debajo de la piel de su brazo derecho, y cuando los músculos de su pecho se contraen, activan una señal que se envía a través de un transmisor inalámbrico a una pequeña computadora que cuelga de su silla de ruedas. La señal se interpreta y se envía de regreso a un receptor implantado en su pecho y luego se transmite a su mano a través de cables a lo largo de su brazo, de modo que la señal ordena a los músculos de sus dedos que se tensen y se aprieten juntos. Todo sucede en 1 microsegundo. “Puedo tomar un tenedor. y comérmelo yo mismo”, dijo Schrempp. “Eso es enorme.
Unas 250 personas han sido tratadas con esta tecnología, que aún es experimental, pero otro dispositivo bioelectrónico demuestra que la combinación de cerebro y máquina puede ser poderosa y resistir el paso del tiempo. Casi 200.000 personas en todo el mundo lo han hecho. lo había instalado durante los últimos 30 años. Aiden Kenny fue uno de los pacientes que recibió el implante. Su bebé ni siquiera podía usar un audífono. "Simplemente lo abracé y lloré", dijo. "Sabía que él no podía". No me oyes. ¿Cómo se comunicará conmigo en el futuro? Una vez, mi marido se golpeó con dos cacerolas de hierro con la esperanza de que reaccionara. "Aiden no escuchó el ruido en absoluto.
Él puede oírte. En febrero de 2009, cirujanos de la Universidad Johns Hopkins colocaron un alambre delgado con 22 electrodos en cada cóclea (la cóclea es la estructura del oído interno normalmente responsable de detectar las ondas sonoras). El micrófono de Aidan capta el sonido y envía la señal a los electrodos, que transmiten la señal directamente a los nervios.
“Un mes después de la cirugía, el día que los médicos comenzaron a implantarlo, descubrimos que respondía a los sonidos”. Tammy Kenney dijo: “Giraba la cabeza al sonido de mi voz, que era increíble "En 2009, estaba hablando con terapeutas y rápidamente se puso al día con sus compañeros oyentes.
Después de los dispositivos cocleares, es posible que pronto lleguen los ojos bioelectrónicos. La retinitis pigmentosa le quitó la vista a Jo Ann Lewis hace varios años. La enfermedad destruye los conos y bastones sensibles a la luz del ojo. Sin embargo, recuperó parte de su visión gracias a la investigación del oftalmólogo Mark Homayoun.
Los pacientes con esta enfermedad ocular suelen tener parte de la retina interna intacta, como Jo Ann Lewis. Esta capa de retina está llena de células bipolares y células ganglionares. Normalmente, recoge señales de los conos y bastones externos y las transmite a las fibras que emanan del nervio óptico. En épocas anteriores, nadie sabía qué señales utilizaba la retina interna ni cómo transmitir las imágenes que podía interpretar. Desde 65438 hasta 0992, Homayoun comenzó a instalar pequeños conjuntos de electrodos en las retinas de estos pacientes durante las cirugías, un experimento de corta duración.
"Les pedí que rastrearan un punto con los ojos y lo hicieron". Dijo: "Pueden ver cosas en filas y columnas". Después de otros diez años de experimentos, Ma Yun y los suyos. Sus colegas desarrollaron un sistema llamado Argos, en honor al gigante con cientos de ojos de la mitología griega. El paciente usa un par de gafas de sol con una pequeña cámara y un transmisor inalámbrico. Las señales de imagen se envían a una computadora en el cinturón, se convierten en impulsos eléctricos que las células ganglionares pueden leer y luego se envían a un receptor colocado detrás de la oreja. Desde allí, se introduce un cable en el ojo que conduce a una matriz cuadrada de 16 electrodos que está ligeramente adherida a la superficie de la retina. Los pulsos disparan los electrodos, los electrodos disparan las células y el cerebro hace el resto, permitiendo a los primeros pacientes ver los bordes y los contornos aproximados de los objetos.
En el otoño de 2006, Hu y su empresa, Second Vision, se unieron a un equipo internacional para aumentar el número de electrodos en la matriz a 60. Al igual que las cámaras con más píxeles, la nueva matriz produce imágenes más nítidas. Lewis, de Texas, es uno de los primeros pacientes en recibir la nueva matriz. "Ahora puedo volver a ver el contorno del árbol", dijo. "Recuerdo que eso fue lo último que vi antes de quedarme ciego. Ahora puedo ver ramas que se extienden en todas direcciones".
Los investigadores llevaron el concepto de neuroprótesis un paso más allá y comenzaron a utilizarla para ayudar. el cerebro mismo. Los científicos que participan en el proyecto BrainGate están intentando conectar la corteza motora de pacientes completamente incapacitados directamente a una computadora, permitiéndoles manipular objetos externos con sus pensamientos. Los sujetos han podido mover el cursor en la pantalla del ordenador de esta forma. Los investigadores incluso planean desarrollar un hipocampo artificial para reemplazar la estructura del hipocampo en el cerebro humano que almacena recuerdos y trasplantarlo a pacientes con amnesia.
No todo irá tan bien. Una de las primeras cuatro pacientes que recibieron el tratamiento Brain Gate decidió más tarde que le quitaran el conector de su computadora porque interfería con otras instalaciones médicas, y Jo Ann Louise dijo que su visión no se había recuperado lo suficiente. Sin embargo, al brazo amputado de Amanda se le colocó una cubierta de plástico nueva y más flexible, y los nervios y electrodos que controlan el brazo se ajustaron mejor.
“Significa que puedo hacer más con mi prótesis”. Dijo: “Hay una nueva que se está abriendo en Chicago que me permite hacer muchos movimientos de agarre diferentes. Ojalá pudiera recoger monedas, martillos y juguetes con mi mano protésica”, dijo Kuiken, y eso no es una ilusión. "Las herramientas que ofrecemos a los pacientes para ayudarles en la vida son mejores que las que usaban antes, pero todavía son demasiado pobres y no pueden igualar la exquisitez del cuerpo humano. Son tan insignificantes frente a la naturaleza como velas expuestas al sol".
(Prótesis inteligentes; prótesis inteligentes.
Eric Schrempp está tetrapléjico desde que se rompió el cuello mientras buceaba en 1992.
Puede mover los dedos y sostener un tenedor utilizando dispositivos electrónicos implantados debajo de su piel. Joe Ann Lewis es ciega, pero puede ver los contornos de los árboles con la ayuda de una pequeña cámara que se comunica con su nervio óptico. Aidan Kenny, de un año y medio, puede escuchar a su madre y responder porque el niño, que nació sordo, tiene 22 electrodos en los oídos que convierten el sonido captado por los micrófonos en señales que su nervio auditivo puede leer. El 11 de octubre de 2013, se presentó una prótesis dinámica inteligente en la Exposición Internacional de Bienestar de China. Este dispositivo de asistencia para discapacitados, desarrollado conjuntamente por la Federación de Personas con Discapacidad de Beijing y la Universidad de Pekín, está equipado con un chip motor. En comparación con las prótesis comunes, puede empujar a las personas discapacitadas a caminar más fácilmente y puede girar libremente, lo que facilita que las personas discapacitadas suban y bajen escaleras, lo que hace que su caminata sea más estable y natural. Como no hay producción en masa, todavía no hay precios. Ese día, se celebró la Exposición Internacional de Bienestar de China 2013 en el Centro Nacional de Exposiciones. Más de 270 empresas de 16 países y regiones participaron en la exposición, y * * * se exhibieron más de 8.800 piezas de diversos dispositivos de asistencia. La exposición durará hasta las 12.