Una nueva generación de prótesis biónicas dotadas con una interfaz neurológica capaz de responder a los estímulos del sistema nervioso del paciente está ayudando a personas que han sufrido la amputación de la pierna a la altura de la tibia a recuperar su paso y subir escalones con normalidad. El avance, publicado en la revista Nature Medicine, utiliza una tecnología desarrollada por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) denominada Interfaz Mioneural Agonista-Antagonista (AMI).
Este sistema incluye la reconstrucción de pares de músculos agonista-antagonista para restaurar la propiocepción -la capacidad neurológica de 'sentir' la posición y funcionamiento de nuestros propios miembros- en la zona amputada. Esta 'conexión' con los nervios de la pierna ha mejorado el control al andar de los participantes en el ensayo clínico, y demuestra, según los autores, que incluso una señalización neurológica parcial es suficiente para mejorar la funcionalidad neuroprostética.
Pese a la sofisticación de los nuevos materiales y tecnologías como la impresión en 3D, restaurar el paso de una persona que requiere una prótesis por debajo de la rodilla es difícil. Los músculos agonista-antagonista no solo responden y equilibran el ritmo al andar, sino que transmiten las señales propioceptivas al sistema nervioso central que nos ubican mientras caminamos. Sin embargo, seccionar quirúrgicamente el miembro daña la arquitectura neuromuscular. Los músculos 'residuales' formarán un acolchamiento que sostendrá el peso del cuerpo al apoyar sobre la prótesis.
El equipo de Hugh Herr en el MIT se planteó diseñar un método que restaurase tanto las dinámicas musculares como la propiocepción en la zona afectada. La solución fue una interfaz neuroprostética que unió dos elementos. El primero, unos músculos agonista-antagonista 'construidos' quirúrgicamente a partir del tejido residual de la región. La segunda, una red de electrodos conectada a estos nuevos músculos que transmitirá los impulsos a la prótesis externa, permitiendo al usuario controlar sus movimientos de manera intuitiva.
Los investigadores pusieron a prueba a continuación la eficacia del sistema biónico en el ensayo clínico, para el que fueron reclutados 14 voluntarios con una amputación por debajo de la rodilla. Siete recibieron la interfaz neuroprostética, y otros siete sirvieron de grupo de control. Aquellos tratados con la nueva tecnología aumentaron su velocidad al andar en un 41% en comparación con los que usaban prótesis convencionales, y llegaron en función del caso a reproducir el ritmo de marcha de una persona sin discapacidad.
Esta mejora del control espacial y de la habilidad para caminar se comprobó también al interactuar con obstáculos en el mundo real, como rampas, escaleras y escalones a sortear. "Estamos asistiendo a una nueva era de interacciones entre el ser humano y los dispositivos, en la que la encarnación neurológica es completa", declaraba Herr, él mismo doble implantado de prótesis de piernas. "Lo que diseñamos forma parte de nosotros y de nuestra propia identidad".
La reconstrucción de las conexiones neurológicas tuvo beneficios para los pacientes más allá de las mejoras locomotoras. Quienes han sufrido la pérdida de un miembro tienden a sufrir 'dolor fantasma', es decir, la sensación vestigial proprioceptiva de seguir teniendo la parte del cuerpo ausente, reviviendo incluso el dolor de la herida o enfermedad que causó su pérdida. La respuesta neurológica proporcionada por la prótesis biónica, sin embargo, atenuó estas sensaciones angustiosas. "Siento como si la pierna robótica fuera parte de mí", explicaba uno de los participantes.
"Si bien el resultado supone una mejora para las funciones que pierden personas con una extremidad inferior amputada, el mecanismo que se debe implementar es más voluminoso, pesado y complejo que el de prótesis sin sensores", matiza en declaraciones a Science Media Centre Juan de los Reyes Aguilar, jefe del Grupo de Neurofisiología Experimental en la Unidad de Investigación del Hospital Nacional de Parapléjicos, miembro del Servicio de Salud de Castilla-La Mancha (SESCAM) y del Instituto de Investigación Sanitaria de Castilla-La Mancha (IDISCAM).
"Es posible que la apariencia excesivamente aparatosa de la prótesis activa pueda crear rechazo en su uso por parte de algunas personas, siendo las prótesis clásicas más fáciles de llevar y más integradas en la anatomía de la persona, permitiendo vestir con normalidad", valora el especialista. "Por tanto, una de las mejoras previsibles requerirá de la miniaturización de la tecnología, reduciendo el peso y volumen de todo el mecanismo requerido".