Los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh están un paso más cerca de desarrollar una interfaz de computadora cerebral, o BCI, que permite a las personas con tetraplegia restaurar su sentido del tacto perdido.
Mientras exploraba un objeto representado digitalmente a través de su sentido del tacto artificialmente creado, los usuarios describieron el pelaje cálido de un gato ronroneante, la superficie rígida lisa de una llave de puerta y una redondez fría de una manzana. Esta investigación, una colaboración entre Pitt y la Universidad de Chicago, se publicó hoy en Comunicaciones de la naturaleza.
A diferencia de los experimentos anteriores en los que el toque synthetic a menudo se sentía como un zumbido o hormigueo indistinto y no varía de objeto a objeto, los científicos dieron a los usuarios de BCI management sobre los detalles de la estimulación eléctrica que crea sensaciones táctiles, en lugar de tomar esas decisiones ellos mismos. Esta innovación clave permitió a los participantes recrear una sensación de tacto que se sintió intuitiva para ellos.
“El tacto es una parte importante de la comunicación social no verbal; es una sensación que es private y que tiene mucho significado”, dijo el autor principal Ceci Verbaarschot, Ph.D., Profesor Asistente de Cirugía Neurológica e Ingeniería Biomédica en la Universidad de Texas-Southwestern y ex becario postdoctoral en Laboradores de Ingeniería Neural de Pitt Rehab. “Diseñar sus propias sensaciones permite a los usuarios de BCI hacer que las interacciones con los objetos se sientan más realistas y significativas, lo que nos acerca a crear una neuroprotésica que se sienta agradable e intuitiva de usar”.
Una interfaz cerebro-computadora es un sistema que convierte la actividad cerebral en señales que podrían reemplazar, restaurar o mejorar las funciones corporales que generalmente están controladas por el cerebro, como el movimiento muscular. También se puede usar un BCI para reparar la retroalimentación dañada del cuerpo y restaurar las sensaciones perdidas al estimular directamente el cerebro.
Durante la última década de investigación, los científicos de Pitt ayudaron a un hombre paralizado a experimentar la sensación de tocar un brazo robótico controlado por la mente y demostraron que este sentido del tacto synthetic hizo que mover el brazo robótico fuera más eficiente. Aún así, esas sensaciones táctiles eran imperfectas y se mantuvieron similares entre los objetos que tenían una textura o temperatura diferentes: agitar la mano de alguien se sentía lo mismo que levantar una roca sólida y dura.
Ahora, los investigadores están más cerca de su objetivo de crear un sentido de tacto intuitivo.
En el nuevo estudio, los usuarios de BCI pudieron diseñar experiencias táctiles distintas para diferentes objetos que se muestran en la pantalla de una computadora, y podían adivinar el objeto solo por sensación, aunque imperfectamente.
La búsqueda del toque perfecto se parecía a un juego de “caliente y frío” en una habitación oscura de sensaciones táctiles infinitas. Los científicos pidieron a los participantes del estudio, todos los cuales perdieron la sensación en sus manos debido a una lesión de la médula espinal, para encontrar una combinación de parámetros de estimulación que parecían acariciar a un gato o tocar una manzana, llave, toalla o tostadas, mientras exploraba un objeto presentado digitalmente.
Los tres participantes del estudio describieron objetos en términos ricos y vívidos que tenían sentido lógico, pero también eran únicos y subjetivos: para un participante, un gato se sintió cálido y “Tappy”; a otro – suave y sedoso.
Cuando se quitó la imagen y los participantes tuvieron que confiar solo en la estimulación, pudieron identificar correctamente uno de los cinco objetos el 35% del tiempo: mejor que el azar pero lejos de ser perfecto.
“Diseñamos este estudio para disparar para la luna y lo convirtió en órbita”, dijo el autor principal del estudio Robert Gaunt, Ph.D., profesor asociado de medicina física y rehabilitación en Pitt. “Los participantes tuvieron una tarea realmente difícil de distinguir entre objetos solo por sensación táctil y tuvieron bastante éxito en ello. Incluso cuando cometieron errores, esos errores eran predecibles: es más difícil distinguir un gato y una toalla ya que ambos son suaves, pero tenían menos probabilidades de confundir a un gato por una clave”.
El estudio representa un paso importante para invocar una sensación precisa de tacto en la mano paralizada de una persona y crear una extremidad synthetic que se integra perfectamente en el mundo sensorial único de una persona.
Otros autores de esta investigación son Vahagn Karapetyan, MD, Ph.D., y Michael Boninger, MD, ambos de Pitt; Charles Greenspon, Ph.D., y Sliman Bensmaia, Ph.D., ambos de la Universidad de Chicago; y Bettina Sorger, Ph.D., de la Universidad Maastricht.
