Podemos completar una asombrosa cantidad de tareas con tus manos sin mirarlas. Pero si nos ponemos guantes que amortiguan el sentido del tacto, muchas de esas tareas simples se vuelven frustrantes. Más porque perdemos la propiocepción — o la capacidad de percibir la posición y el movimiento relativo de tu cuerpo— y podríamos incluso romper un objeto o lastimarnos. Para esto, el equipo de investigación, parte del Cortical Bionics Research Group en Estados Unidos, ha desarrollado un método que codifica las sensaciones naturales del tacto a través de patrones específicos de microestimulación en electrodos implantados en el cerebro.
“La mayoría de las personas no se da cuenta de cuánto dependen del tacto en lugar de la visión: escribir, caminar, levantar un frágil vaso de agua”, dijo Charles Greenspon, PhD, neurocientífico de la Universidad de Chicago. “Si no puedes sentir, tienes que observar constantemente tu mano mientras haces cualquier cosa, y aun así corres el riesgo de derramar, aplastar o dejar caer objetos”.
Greenspon y sus colaboradores publicaron recientemente artículos en Nature Biomedical Engineering y Science, documentando avances importantes en una tecnología diseñada para abordar precisamente este problema: la estimulación eléctrica directa y cuidadosamente sincronizada del cerebro, que puede recrear la retroalimentación táctil para proporcionar una sensación matizada a las manos prostéticas.
Con esta tecnología, las personas con lesiones medulares no solo pueden controlar un brazo biónico mediante señales cerebrales, sino también percibir bordes, formas, texturas y movimientos.
Giacomo Valle, investigador principal del estudio y miembro de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, menciona que por primera vez han logrado avanzar «más allá en el ámbito de las interfaces cerebro-ordenador», transmitiendo sensaciones táctiles relacionadas con formas tridimensionales, movimiento, curvatura y orientación, utilizando un miembro biónico controlado por el cerebro.
Progresos en la ciencia del sentido del tacto
En personas con lesiones medulares, las señales táctiles no alcanzan el cerebro, limitando el potencial de las prótesis que se controlan con el pensamiento. Este proyecto tuvo como objetivo mejorar esa experiencia, y los resultados han sido impresionantes. Los nuevos estudios se basan en años de colaboración entre científicos e ingenieros de la Universidad de Chicago, la Universidad de Pittsburgh, la Universidad Northwestern, la Universidad Case Western Reserve y Blackrock Neurotech. Juntos están diseñando, construyendo, implementando y perfeccionando interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) y brazos robóticos prostéticos destinados a restaurar tanto el control motor como la sensación en personas que han perdido funciones significativas de las extremidades.
En la Universidad de Chicago, la investigación fue liderada por el neurocientífico Sliman Bensmaia, PhD, hasta su inesperado fallecimiento en 2023. El enfoque de los investigadores para proporcionar sensación prostética consiste en colocar pequeños arreglos de electrodos en las partes del cerebro responsables del movimiento y la sensación de la mano. Por un lado, un participante puede mover un brazo robótico simplemente pensando en el movimiento, y por otro lado, los sensores en esa extremidad robótica pueden activar pulsos de actividad eléctrica llamados microestimulación intracortical (ICMS) en la parte del cerebro dedicada al tacto.
Durante aproximadamente una década, explicó Greenspon, esta estimulación en el centro del tacto solo podía proporcionar una sensación básica de contacto en diferentes lugares de la mano: “Podíamos evocar la sensación de que tocabas algo, pero era mayormente una señal de encendido/apagado, y a menudo era bastante débil y difícil de localizar en qué parte de la mano ocurrió el contacto”, dijo.
Los resultados recién publicados marcan hitos importantes para superar estas limitaciones.
Avances en la comprensión del tacto artificial
En el primer estudio, publicado en Nature Biomedical Engineering, Greenspon y sus colegas se enfocaron en garantizar que las sensaciones táctiles evocadas eléctricamente sean estables, localizadas con precisión y lo suficientemente fuertes como para ser útiles en tareas diarias.
Mediante pulsos cortos a electrodos específicos en los centros táctiles de los participantes y haciéndoles reportar dónde y con qué intensidad sentían cada sensación, los investigadores crearon mapas detallados de áreas cerebrales que correspondían a partes específicas de la mano. Descubrieron que al estimular dos electrodos cercanos simultáneamente, los participantes percibían un tacto más fuerte y claro, lo que mejoraba su capacidad para localizar y evaluar la presión en la parte correcta de la mano.
Además, confirmaron que un electrodo específico crea consistentemente una sensación correspondiente a una ubicación particular, incluso después de largos períodos.
Añadiendo sensación de movimiento y formas
El segundo estudio, publicado en Science, fue liderado por Giacomo Valle, PhD, exinvestigador postdoctoral en UChicago. Este proyecto exploró cómo hacer que el tacto artificial sea aún más inmersivo e intuitivo.
“Los electrodos cercanos en el cerebro no crean sensaciones que ‘dividan’ la mano en parches uniformes; en cambio, las ubicaciones sensoriales se superponen”, explicó Greenspon.
Los investigadores aprovecharon esta superposición para generar sensaciones que permitieran a los usuarios percibir los límites de un objeto o el movimiento de algo deslizándose por la piel. Activando patrones cuidadosamente orquestados, lograron que los participantes describieran un suave deslizamiento sobre sus dedos. También pudieron distinguir formas táctiles complejas, como letras trazadas en las yemas de los dedos.
El futuro de las neuroprótesis
Los investigadores esperan que los diseños de electrodos y métodos quirúrgicos sigan mejorando, logrando una cobertura más precisa de la mano.
“Este trabajo busca mejorar la independencia y calidad de vida de las personas con pérdida de extremidades o parálisis”, dijo Greenspon. También mencionó el potencial para otras áreas, como el Bionic Breast Project, que busca restaurar el tacto tras una mastectomía.
Con cada avance, los investigadores se acercan a un futuro donde una prótesis no solo sea una herramienta funcional, sino una forma de experimentar el mundo.
