Entrenando a un paciente parapléjico con un exoesqueleto en su oficina como parte del proyecto “Walk Again”, el Prof. gordon cheng (Instituto de Sistemas Cognitivos, ICS, Alemania) se sorprendió. Los pacientes recuperaron cierto grado de control sobre el movimiento de las piernas. No es una pequeña sorpresa.
Era 2016 y era solo el comienzo. Cuatro años después, ninguno de esos pacientes todavía puede caminar libremente y sin ayuda, pero el camino está trazado. La robótica no solo puede ayudar a las personas con discapacidades, sino que incluso puede ayudar al proceso de curación.
El hombre ha visto en robótica y neurociencia dos puntos de lo que podría ser un solo iceberg bajo el agua.
Para desarrollar mejores dispositivos médicos, necesitamos profundizar para comprender cómo funciona el cerebro y cómo traducirlo al lenguaje de la robótica.
Cerrar el circuito entre el cerebro y la máquina
En su artículo publicado en "Science Robotics" este mes, Cheng y su colega la Prof. Nicolelis, uno de los principales expertos en neurociencia y en particular en el área de la interfaz hombre-máquina, argumentan que es necesario superar algunos desafíos clave para avanzar hacia la fusión de neurociencia y robótica. Uno de ellos es "cerrar el circuito entre el cerebro y la máquina".
¿Qué quieren decir con esto?
La idea es que el acoplamiento entre el cerebro y la máquina funcionará si el cerebro piensa en la máquina como una extensión del cuerpo.
Tomemos la guía como ejemplo. Mientras conducimos, no pensamos constantemente en nuestras acciones, ¿verdad? Pero todavía no sabemos cómo funciona realmente.
Bueno, la teoría de los dos estudiosos es que el cerebro de alguna manera se adapta al automóvil como si fuera una extensión del cuerpo. Con esta idea general en mente, sería fantástico que el cerebro viera un exoesqueleto de la misma manera.
¿Cómo se puede lograr esto en la práctica?
El exoesqueleto que Cheng ha utilizado para su investigación hasta ahora es en realidad solo una gran pieza de metal, bastante voluminosa para el usuario.
Será necesario desarrollar un exoesqueleto “suave”, algo que se use simplemente como una prenda de vestir que pueda percibir las intenciones de movimiento del usuario y proporcionar una retroalimentación instantánea.
Avances recientes en interfaces cerebro-máquina permitiría la perfecta adaptación de tales exoesqueletos a las necesidades de los usuarios individuales. Dados los avances tecnológicos recientes y una mejor comprensión de cómo decodificar la actividad cerebral momentánea del usuario, ha llegado el momento de su integración en soluciones más centradas en el ser humano o, mejor, en el cerebro.
¿Qué más faltaría? Un modelo funcional más realista para ambas disciplinas.
Para bajar el umbral de la robótica y promover su uso en neurociencia, se necesitan, por tanto, robots más cercanos a la estructura y el comportamiento humanos. Es por eso que necesitamos modelos funcionales más realistas, lo que significa que los robots deberían poder imitar las características humanas.
Tomemos el ejemplo de los robots humanoides impulsados por músculos artificiales.o provistas de "piel", como las que Cheng ha estado experimentando durante años. Esta construcción natural que imita los músculos en lugar de la activación motorizada tradicional proporcionaría a los neurocientíficos un modelo más realista para sus estudios.
Es uno de los muchos ejemplos posibles de situaciones en las que todos ganan que facilitarán una mejor cooperación entre la neurociencia y la robótica en el futuro.
Neurociencia y robótica: un grupo de trabajo
Cheng y Nicolelis no están solos en la misión de superar estos desafíos. En Alemania, el primer y único programa de posgrado de élite en neuroingeniería de su tipo combina la neurociencia experimental y teórica con una formación en ingeniería en profundidad, y reúne a los mejores estudiantes del campo.
El entrenamiento de versatilidad será un factor crucial. Combinar las dos disciplinas de robótica y neurociencia es un ejercicio difícil, por lo que es necesario enseñar a los estudiantes a pensar de manera amplia y transversal, para encontrar soluciones inimaginables.
El futuro comienza con una nueva comunidad científica y una nueva cultura en el campo de la ingeniería y la robótica.
Aquí es donde la robótica y la neurociencia se encuentran bajo el agua, las dos puntas del mismo iceberg.
En educación.
Referencias: Gordon Cheng, Stefan K. Ehrlich, Mikhail Lebedev, Miguel AL Nicolelis. Science Robotics, 2020; 5 (49): eabd1911 DOI: 10.1126/scirobotics.abd1911
