Avanzada mano protA�sica

Una nueva generaciA?n de extremidades protA�sicas que permitirA?n al usuario alcanzar objetos automA?ticamente, sin pensar –igual que una mano real– se van a probar por primera vez. Dirigida por ingenieros biomA�dicos de la Universidad de Newcastle, Reino Unido, y financiada por el Consejo de InvestigaciA?n de IngenierA�a y Ciencias FA�sicas britA?nico, la mano biA?nica estA? equipada con una cA?mara que instantA?neamente toma una fotografA�a del objeto frente a ella, evalA?a su forma y tamaA�o y desencadena una serie de movimientos en la mano.

Al puentear los procesos habituales que requieren que el usuario vea el objeto, estimular fA�sicamente los mA?sculos en el brazo y desencadenar un movimiento en la extremidad protA�sica, la mano ‘ve’ y reacciona en un movimiento fluido. Un pequeA�o nA?mero de amputados ya han probado la nueva tecnologA�a y ahora el equipo de la Universidad de Newcastle estA? trabajando con expertos en ‘Newcastle upon Tyne Hospitales NHS Foundation Trust’ para ofrecer las «manos con ojos» a pacientes en el ‘Newcastle Freeman Hospital’.

El coautor del estudio, el doctor Kianoush Nazarpour, profesor titular de IngenierA�a BiomA�dica en la Universidad de Newcastle, explica: «Los miembros protA�sicos han cambiado muy poco en los A?ltimos 100 aA�os: el diseA�o es mucho mejor y los materiales son mA?s ligeros y mA?s duraderos, pero todavA�a funcionan de la misma manera. Usando la visiA?n por ordenador, hemos desarrollado una mano biA?nica que puede responder automA?ticamente. De hecho, al igual que una mano real, el usuario puede alcanzar y coger una taza o una galleta con nada mA?s que un rA?pido vistazo en la direcciA?n correcta».

«La capacidad de respuesta ha sido uno de los principales obstA?culos para las extremidades artificiales, ya que para muchos amputados el punto de referencia es su brazo o pierna sanos, por lo que las prA?tesis parecen lentas e incA?modas en comparaciA?n. Ahora, por primera vez en un siglo, hemos desarrollado una mano ‘intuitiva’ que puede reaccionar sin pensar», afirma este experto, cuyo trabajo se detalla en un artA�culo que se publica este miA�rcoles en ‘Journal of Neural Engineering’.

EstadA�sticas recientes muestran que en Reino Unido hay alrededor de 600 amputados de miembros superiores cada aA�o, de los cuales el 50 por ciento estA? en el rango de edad de 15-54 aA�os de edad. En Estados Unidos, hay 500.000 amputados de miembros superiores al aA�o. Las manos prostA�ticas actuales se controlan a travA�s de seA�ales mioelA�ctricas, es decir, la actividad elA�ctrica de los mA?sculos registrada desde la superficie de la piel del muA�A?n.

Controlarlos, dice el doctor Nazarpour, necesita prA?ctica, concentraciA?n y, principalmente, tiempo. Mediante el uso de redes neuronales –la base de la Inteligencia Artificial–, la autora principal del estudio, Ghazal Ghazaei, mostrA? al ordenador numerosas imA?genes de objetos y le enseA�A? a reconocer el «agarre» necesario para diferentes objetos.

«Mostramos a la computadora una imagen de, por ejemplo, un palo –explica Ghazaei, quien realizA? el trabajo como parte de su doctorado en la Escuela de IngenierA�a ElA�ctrica y ElectrA?nica de la Universidad de Newcastle–. Pero no sA?lo una imagen, sino muchas imA?genes del mismo palo de diferentes A?ngulos y orientaciones, incluso bajo distintas luces y contra diferentes fondos y, eventualmente, el ordenador aprende lo que necesita para coger ese palo».

«Por lo tanto, el ordenador no sA?lo estA? haciendo coincidir una imagen, sino que estA? aprendiendo a reconocer objetos y agruparlos de acuerdo con el tipo de agarre que la mano tiene que realizar para cogerlo con A�xito. Esto es lo que le permite evaluar y recoger con precisiA?n un objeto que nunca habA�a visto antes, un gran paso adelante en el desarrollo de los miembros biA?nicos», detalla.

Agrupando objetos por tamaA�o, forma y orientaciA?n, segA?n el tipo de agarre que se necesite para recogerlos, el equipo programA? la mano para realizar cuatro «agarres» diferentes: la palma de la mano neutral (como cuando agarra una taza); la palma de la mano hacia arriba (como cuando se sujeta el mando de la televisiA?n); trA�pode (usando el pulgar y dos dedos) y pellizco (el pulgar y el dedo A�ndice).

Usando una cA?mara de 99p ajustada a la prA?tesis, la mano ‘ve’ un objeto, escoge el mejor agarre y envA�a una seA�al a la mano, todo en cuestiA?n de milisegundos y diez veces mA?s rA?pido que cualquier otra extremidad actualmente en el mercado. «Una manera habrA�a sido crear una base de datos de fotos de cada objeto, pero serA�a una tarea masiva –dice Nazarpour–. La belleza de este sistema es que es mucho mA?s flexible y la mano es capaz de recoger objetos nuevos, lo cual es crucial ya que en la vida cotidiana la gente recoge sin esfuerzo una variedad de objetos que nunca han visto antes».

El trabajo es parte de un proyecto de investigaciA?n mA?s amplio para desarrollar una mano biA?nica que pueda detectar la presiA?n y la temperatura y transmitir la informaciA?n al cerebro. Liderado por la Universidad de Newcastle y con la participaciA?n de expertos de las universidades de Leeds, Essex, Keele, Southampton y Imperial College de Londres, en Reino Unido, el objetivo es desarrollar nuevos dispositivos electrA?nicos que se conecten a las redes neuronales del antebrazo para permitir las comunicaciones bidireccionales con el cerebro.

Como una reminiscencia de la mano artificial del personaje de Luke Skywalker, los electrodos en la extremidad biA?nica se envolverA�an alrededor de las terminaciones nerviosas en el brazo, lo que supondrA�a que por primera vez el cerebro podrA�a comunicarse directamente con la prA?tesis. La ‘mano que ve’, explica Nazarpour, es una soluciA?n provisional que colmarA? la brecha entre los diseA�os actuales y el futuro.