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Este exoesqueleto está realmente controlado por los pensamientos del usuario

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El ingeniero de la Universidad de Houston, José Contreras-Vidal, hace una investigación futurista, más extraña que la ciencia ficción. Ha desarrollado una "interfaz cerebro-máquina" para interpretar las señales cerebrales y convertirlas en movimiento. Con esta interfaz, ha creado una mano biónica y un avatar de computadora que son controlados por la mente del usuario.

Pero la pieza central de su trabajo es un exoesqueleto controlado por el pensamiento para ayudar a las personas paralizadas a caminar. Durante los últimos años, Contreras-Vidal ha estado trabajando con el exoesqueleto de la parte inferior del cuerpo REX, desarrollado por REX Bionics, con sede en Nueva Zelanda. El exoesqueleto está hecho para ser controlado con un joystick. Pero Contreras-Vidal y su equipo han adaptado una versión para usar con su interfaz cerebro-máquina. El usuario del exoesqueleto usa una tapa de electrodo, con sensores en el cuero cabelludo que leen la actividad eléctrica en el cerebro. Un algoritmo desarrollado por Contreras-Vidal y su equipo "interpreta" la información del cerebro y la traduce al movimiento del exoesqueleto. En otras palabras, el usuario piensa "moverse, rodilla izquierda", y el algoritmo lo convierte en acción. Esto puede crear movimientos relativamente rápidos, ya que incluso en personas no lesionadas, la información tarda una fracción de segundo en viajar del cerebro al cuerpo.

"Cada vez que planificamos un movimiento, la información está allí antes de que realmente estemos viendo el movimiento", dice Contreras-Vidal.

Varios investigadores a lo largo de los años han ayudado a las personas paralizadas a moverse utilizando electrodos implantados en sus cerebros. El sistema pendiente de patente de Contreras-Vidal es diferente porque no es invasivo: los usuarios se quitan y se quitan la tapa del electrodo a voluntad. Esto es particularmente útil en el caso de pacientes que solo necesitarán el exoesqueleto temporalmente, como las víctimas de accidente cerebrovascular que podrían usar el exoesqueleto para recuperar la capacidad de caminar y luego aprender a caminar sin ayuda. (Un equipo liderado por brasileños desarrolló un exoesqueleto no invasivo controlado por el cerebro para permitir que un parapléjico inicie la Copa del Mundo de 2014; el traje, sin embargo, no permitió al usuario caminar sin ayuda).

El exoesqueleto controlado por el pensamiento es el resultado de años de trabajo en la decodificación del lenguaje del cerebro. En la Universidad de Houston, Contreras-Vidal dirige el Laboratorio de sistemas de interfaz cerebro-máquina no invasivos, que emplea un equipo de ingenieros, neurocientíficos, médicos, expertos en informática e incluso artistas. Antes de Houston, dirigió el Laboratorio de Ingeniería Neural y Prótesis Inteligente en la Universidad de Maryland, donde trabajó en el desarrollo de prótesis controladas por el cerebro para amputados. Los algoritmos utilizados para traducir pensamientos en movimiento se mejoran constantemente, dice Contreras-Vidal, en lo que él describe como un "proceso creativo".

En este momento, su laboratorio está trabajando en varios proyectos utilizando la interfaz cerebro-máquina. Un proyecto analiza el desarrollo neuromotor en niños que usan la tapa del electrodo; El equipo espera que una mejor comprensión de este proceso pueda eventualmente ayudar a los niños con trastornos del desarrollo neurológico, como el autismo. Otro busca entender lo que sucede en el cerebro cuando las personas experimentan el arte, equipando a los visitantes del museo con una tapa de electrodo mientras miran una instalación de arte.

El exoesqueleto controlado por el cerebro se encuentra actualmente en pruebas. Ya se ha utilizado en varios escenarios de la vida real; Un hombre tetrapléjico británico recientemente caminó usando el exoesqueleto en una conferencia en Italia.

Contreras-Vidal y varios de sus estudiantes demostrarán el exoesqueleto en el próximo Festival de Innovación del Smithsonian. El festival, una colaboración entre la Institución Smithsonian y la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU., Se llevará a cabo el 26 y 27 de septiembre en el Museo Nacional de Historia Americana.

"Estamos muy entusiasmados por ir al Smithsonian, porque creo que los científicos necesitan hablar con el público, particularmente con los niños", dice Contreras-Vidal. "Deben estar expuestos a este tipo de tecnología para ver que realmente se trata de crear e innovar".

Como si el exoesqueleto similar a un robot no fuera lo suficientemente impresionante para los niños y otros asistentes al festival, Contreras-Vidal y su equipo permitirán a los visitantes ver sus propias ondas cerebrales en una pantalla al ponerse tapas de electrodos. Contreras-Vidal describe la sintonización de las ondas cerebrales de una persona como "escuchar la neurosinfonía".

"Me gusta ver el cerebro como una sinfonía, donde todas las áreas principales son parte del conjunto y cada jugador en este conjunto es responsable de algún aspecto de su comportamiento", dice. "Para reproducir esta música necesitan coordinarse".

La bailarina Becky Valls realiza el uso de la tapa del electrodo de Contreras-Vidal (Universidad de Houston) La bailarina Becky Valls realiza el uso de la tapa del electrodo de Contreras-Vidal (Universidad de Houston)

La superposición del arte y la ciencia es una parte importante del trabajo de Contreras-Vidal. En el pasado, él ha conectado a los artistas para que asomen a los procesos creativos de sus cerebros. Más recientemente ha estado trabajando con bailarines. En un proyecto llamado Your Brain on Dance, colocó a los bailarines con tapas de electrodos y mostró las ondas cerebrales resultantes en una pantalla mientras actúan. Él cree que, en última instancia, este tipo de investigación sobre la base neuronal del movimiento podría conducir a una nueva comprensión del Parkinson y otras enfermedades cerebrales.

En el Festival de la Innovación, los visitantes disfrutarán de un espectáculo de danza.

"Los científicos pueden aprender mucho del arte y viceversa", dice Contreras-Vidal. "Espero que esto capture la imaginación de las personas, especialmente los niños".

El Festival de la Innovación se llevará a cabo en el Museo Nacional de Historia Estadounidense los días 26 y 27 de septiembre, entre las 10 a.m. y las 5 p.m. inventores, instituciones académicas, corporaciones y agencias gubernamentales.

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