Un hombre tetrapléjico vuelve a caminar con dispositivo de inteligencia artificial
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Resumen Una lesión de la médula espinal interrumpe la comunicación entre el cerebro y la región de la médula espinal que produce la marcha, lo que lleva a la parálisis. Aquí, restauramos esta comunicación con un puente digital entre el cerebro y la médula espinal que permitió a una persona con tetraplejia crónica pararse y caminar de forma natural en entornos comunitarios. Esta interfaz cerebro-columna vertebral (BSI) consta de sistemas de estimulación y grabación completamente implantados que establecen un vínculo directo entre las señales corticales y la modulación analógica de la estimulación eléctrica epidural dirigida a las regiones de la médula espinal involucradas en la producción de la marcha. Una interfaz cerebro-columna vertebral (BSI) altamente confiable se calibra en unos pocos minutos. Esta confiabilidad se ha mantenido estable durante un año, incluso durante el uso independiente en el hogar. El participante informa que el interfaz cerebro-columna vertebral (BSI) le permite el control natural sobre los movimientos de sus piernas para pararse, caminar, subir escaleras e incluso atravesar terrenos complejos. Además, la neurorrehabilitación apoyada por la BSI mejoró la recuperación neurológica. El participante recuperó la capacidad de caminar con muletas sobre el suelo incluso cuando la BSI estaba apagada. Este puente digital establece un marco para restaurar el control natural del movimiento después de la parálisis. |
El tratamiento
Para caminar, el cerebro envía comandos ejecutivos a las neuronas ubicadas en la médula espinal lumbosacra. Aunque la mayoría de las lesiones de la médula espinal no dañan directamente estas neuronas, la interrupción de las vías descendentes interrumpe los comandos derivados del cerebro que son necesarios para que estas neuronas produzcan la marcha. La consecuencia es la parálisis permanente.
Anteriormente demostramos que la estimulación eléctrica epidural dirigida a las zonas de entrada de la raíz dorsal individual de la médula espinal lumbosacra permite la modulación de grupos motores específicos de las piernas. A su vez, el reclutamiento de estas zonas de entrada de la raíz dorsal con secuencias espaciotemporales preprogramadas replica la activación fisiológica de los grupos motores de las piernas que subyacen a la bipedestación y la marcha. Estas secuencias de estimulación restauraron la bipedestación y la marcha básica en personas con parálisis debido a una lesión de la médula espinal. Sin embargo, esta recuperación requirió sensores de movimiento portátiles para detectar intenciones motoras a partir de movimientos residuales o estrategias compensatorias para iniciar las secuencias de estimulación preprogramadas. En consecuencia, el control de la marcha no se percibía como completamente natural. Además, los participantes mostraron una capacidad limitada para adaptar los movimientos de las piernas al terreno cambiante y las demandas volitivas.
Aquí, sugerimos que un puente digital entre el cerebro y la médula espinal permitiría el control voluntario sobre el tiempo y la amplitud de la actividad muscular, restaurando un control más natural y adaptativo de estar de pie y caminar en las personas. con parálisis por lesión de la médula espinal.
Puente digital del cerebro a la médula espinal
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