Hasta ahora, las prótesis han sustituido la función mecánica de los miembros perdidos, pero aún no son capaces de transmitir todas las sensaciones. En el futuro, un nuevo tipo de sensor protésico de mano podría permitir a los amputados tomar lecturas de temperatura con su mano artificial. En una prueba piloto, una persona pudo utilizar el dispositivo no sólo para distinguir la temperatura de los objetos, sino también para percibir el contacto físico humano de forma más natural. Los sensores se pueden integrar en prótesis de mano existentes y no requieren cirugía. Sin embargo, se necesitan más pruebas y desarrollo antes de que esté listo para el mercado.
Las personas que han perdido una mano pueden recuperar algunas funciones de la parte del cuerpo amputada gracias a prótesis técnicamente sofisticadas. Las prótesis modernas se pueden controlar mediante señales eléctricas de los músculos del muñón, de modo que los movimientos se sienten relativamente naturales después de una determinada fase de entrenamiento. Los sensores situados en los dedos de la mano artificial también proporcionan información sensorial para que los afectados puedan regular mejor su fuerza de agarre.
“La retroalimentación sensorial es fundamental para que los amputados interactúen naturalmente con el entorno utilizando la prótesis. Por eso, muchos grupos de investigación ya han desarrollado neuroprótesis que restablecen la sensación táctil”, escribe un grupo dirigido por Jonathan Muheim del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (Suiza). “Pero lo que faltaba hasta ahora era la posibilidad de transmitir una sensación térmica”.
Sensación fantasma en los dedos perdidos.
Muheim y sus colegas han desarrollado ahora una solución a este problema. En un estudio anterior ya habían demostrado que estimular determinados puntos del muñón puede dar la sensación de que los dedos que ya no están están tocando algo frío o caliente. Aprovecharon este efecto. Su dispositivo, llamado “MiniTouch”, mide la temperatura con un sensor colocado en las yemas de los dedos de la prótesis y transmite las señales en tiempo real a una unidad que estimula la posición adecuada en el muñón.
«Se trata de una idea muy sencilla que se puede integrar fácilmente en las prótesis comerciales», afirma Silvestro Micera, colega de Muheim. “La temperatura es una de las últimas fronteras para restaurar la sensibilidad en manos de robots. Por primera vez estamos realmente cerca de ofrecer a los amputados toda la gama de sensaciones”. Dado que la estimulación se produce sólo en la superficie de la piel, no es necesaria ninguna cirugía.
Resultados prometedores
El primer sujeto de prueba fue un hombre de 57 años a quien le amputaron la mano hace 37 años y desde entonces utiliza una prótesis. Primero, los investigadores identificaron el punto en el muñón que, cuando se estimulaba, le hacía experimentar sensaciones de temperatura fantasma en el dedo índice perdido. Adaptaron el dispositivo MiniTouch a esto. El sujeto de prueba pudo deslizar los sensores correspondientes sobre su prótesis como si fueran un dedal. Los investigadores utilizaron varias pruebas para evaluar la capacidad del sujeto de prueba para detectar la temperatura usando el dispositivo. De hecho, pudo distinguir de manera confiable tres botellas externamente idénticas de agua fría, caliente y a temperatura ambiente. También pudo reconocer el material de pequeñas placas de plástico, vidrio o cobre con un nivel de precisión similar al de su mano real.
«La sensación térmica no sólo es importante para reconocer la temperatura o el material de un objeto, sino también para tener una sensación más natural cuando los humanos lo tocamos», explican los investigadores. En una prueba adicional, al sujeto se le vendaron los ojos y se le pidió que determinara si estaba tocando una mano humana o artificial. Mientras que con el dispositivo apagado su tasa de éxito fue sólo del 60%, es decir, no muy superior a la probabilidad aleatoria del 50%, con la ayuda del MiniTouch reconoció correctamente si se trataba de una mano humana en el 80% de los casos o de una mano artificial.
Otras mejoras previstas
«Añadir información sobre la temperatura hace que el tacto sea más parecido al humano», explica Solaiman Shokur, colega de Muheim. «Creemos que la capacidad de sentir la temperatura mejorará la sensación corporal de los amputados, la sensación de que esta mano me pertenece». En lo que respecta a la percepción del contacto humano, los investigadores todavía ven margen de mejora. Por ejemplo, también quieren integrar tecnologías que permitan percibir la suavidad y textura de la piel. «Nuestro objetivo es desarrollar un sistema multimodal que integre sensaciones de tacto, propiocepción y temperatura», dice Shokur. «Con este tipo de sistema, la gente podrá decir: ‘Esto es suave y cálido’ o ‘Esto es duro y frío'».
En la prueba piloto, toda la información de temperatura transmitida fue solo para el dedo índice. Con futuros modelos, los investigadores quieren que estas sensaciones vuelvan a todos los dedos. También están diseñando sensores apropiados para el dorso de la mano, ya que el tacto que se siente naturalmente en esta región puede mejorar la sensación de conexión humana. Antes de que el dispositivo esté listo para su uso práctico, su funcionalidad y seguridad también deben probarse en estudios más amplios.
Fuente: Jonathan Muheim (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza) et al., Med, doi: 10.1016/j.medj.2023.12.006
