Señales de detección en músculos paralizados
Los investigadores investigan las señales mioeléctricas, los pulsos eléctricos asociados con la contracción muscular, para predecir los gestos de las manos previstos. Crédito: Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon
Para las personas con tetraplejia, una afección en la que las cuatro extremidades han perdido la capacidad motora, recuperar la independencia es una prioridad máxima. Aunque no existe una cura para la parálisis causada por trastornos neurológicos, los brazos robóticos y los exoesqueletos pueden brindar cierta ayuda. Sin embargo, controlar estos dispositivos robóticos es un problema complejo.
Los investigadores han experimentado con el control por voz (que se esfuerza por traducir los comandos verbales en un espacio tridimensional), las interfaces cerebro-computadora (que requieren una cirugía compleja) y los joysticks (que a menudo implican varias rondas de posicionamiento para cada segmento del brazo). .
Doug Weber, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y del Instituto de Neurociencias de la Universidad Carnegie Mellon, se asoció con un equipo internacional de investigadores para explorar la posibilidad de usar señales mioeléctricas (pulsos eléctricos asociados con la contracción muscular) para predecir gestos con las manos en una persona con tetraplejía.
Colaboradores del Imperial College de Londres, el Battelle Memorial Institute de Ohio y la Universidad de Pittsburgh participaron en el proyecto. Los hallazgos del equipo se publicaron en el Journal of Neurophysiology.
«Gran parte del trabajo que hacemos en el laboratorio se centra en ayudar a las personas a recuperar las funciones motoras que son importantes para realizar las actividades diarias», dijo Weber. «Trabajamos en la intersección de la ingeniería y la neurociencia, tratando de crear dispositivos que se conectan con partes funcionales del cuerpo y evitan áreas del sistema nervioso que están dañadas por lesiones o enfermedades».
Hay una variedad de afecciones y lesiones que pueden provocar parálisis o pérdida de movimiento. Algunos, como los accidentes cerebrovasculares, afectan el cerebro. Otros, como las lesiones de la médula espinal, afectan las conexiones entre el cerebro y los músculos. El entendimiento tradicional ha sido que las lesiones de la médula espinal cortan la conexión y las señales nunca llegan a los músculos. La idea es que las personas con tetraplejía serían incapaces de generar señales mioeléctricas detectables.
«Nos propusimos desafiar la noción de que los músculos paralizados por una lesión de la médula espinal son incapaces de expresar actividad mioeléctrica, lo que indica la intención motora de alguien. ”, dijo Webber. «Usamos una manga incrustada con 150 sensores que cubrían todo el antebrazo lanzando una amplia red con la esperanza de encontrar señales mioeléctricas que persistieran incluso en los músculos que son demasiado débiles para generar acción física».
Este enfoque se probó en un hombre de 32 años que sufrió una lesión en la médula espinal 14 años antes del estudio. Tiene un movimiento limitado en su muñeca pero sus dedos no se pueden mover. Durante la prueba, se instruyó al participante para que intentara imitar una serie de gestos con las manos, como señalar con el dedo índice, que se mostraban como indicaciones en la pantalla de una computadora.
«Sabíamos que le estábamos pidiendo al participante que realizara una tarea imposible y, por lo tanto, nos sorprendió gratamente descubrir que cada intento (fallido) de moverse producía pequeños pero notables estallidos en la actividad muscular», dijo Jordyn Ting. , un doctorado candidato en bioingeniería en la Universidad de Pittsburgh y autor principal del artículo.
Esto significa que los músculos del participante todavía estaban conectados al cerebro, aunque esas conexiones son débiles. La fuerza y ubicación de las señales mioeléctricas depende del paciente individual y de su lesión única; no hay dos exactamente iguales. Del mismo modo, las señales pueden diferir de lo que se detectaría en una persona sana.
A pesar de los desafíos asociados con la interpretación de las señales, su presencia sugiere que podrían usarse para controlar dispositivos robóticos para ayudar al movimiento. A continuación, los investigadores utilizarán la realidad virtual para mostrar a los pacientes que, a pesar de la falta de movimiento, sus músculos se comunican con el cerebro.
«Creemos que esa retroalimentación puede ayudarlos a fortalecerse, al igual que cuando practicamos cualquier otra habilidad», dijo Weber. «Sabemos que no podremos curar la parálisis, pero si podemos permitir que alguien exprese sus intenciones a través de este sensor portátil, entonces los habremos capacitado para operar dispositivos de asistencia de una manera muy natural usando solo sus músculos».
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El tiempo es crucial desde el cerebro hasta la médula espinal Más información: Jordyn E. Ting et al, Detectar y decodificar el impulso neuronal a los músculos paralizados durante los intentos de movimientos de un persona con tetraplejía usando una matriz de manga, Journal of Neurophysiology (2021). DOI: 10.1152/jn.00220.2021 Información de la revista: Journal of Neurophysiology
Proporcionado por Carnegie Mellon University Mechanical Engineering Cita: Detección de señales en músculos paralizados (2022, 9 de marzo ) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-paralyzed-muscles.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.