Mano con seis dedos: crean un segundo pulgar robótico que el cerebro reconoce y dirige

desde un agarre más firme y envolvente, mayor precisión motriz, hasta lograr un control absoluto de los objetos con solo una extremidad. Para corroborar estas presunciones, un equipo multidisciplinario diseñó una prótesis robótica en forma de dedo y entrenó a un grupo de voluntarios para cotejar su evolución.

La intención del proyecto Third Thumb (tercer pulgar) es medir la adaptación del cuerpo cuando se agrega un sexto dedo y las nuevas destrezas que se consiguen a partir de este aprendizaje.

“Las anomalías congénitas, como la polidactilia, muestran que las personas que sostienen dedos suplementarios poseen ventajas en la destreza manual”, apuntó Dani Clode, investigadora del Laboratorio de Plasticidad de la University College London.

Para evaluar el rendimiento y los posibles alcances de esta integración humano-máquina, los científicos analizaron los mecanismos que se disparan en el cerebro cuando las personas se enfrentan con un dígito adicional.

La intención fue conocer si el cerebro humano es apto para manipular un objeto externo como si fuera propio, teniendo en cuenta que el rango de posibles movimientos aumenta exponencialmente.

“Desde la llegada del Homo habilis el cerebro está preparado para usar nuevos instrumentos e incorporarlos a la práctica habitual. Esta adaptación es similar a lo que ocurre cuando un novato empuña una raqueta de tenis o un palo de golf. El proceso tiene que ver con la neuroplasticidad; es decir, la capacidad del sistema nervioso para cambiar su estructura y su funcionamiento a lo largo de su vida, como reacción a la diversidad del entorno”, detalla Alejandro Guillermo Andersson, director del Instituto de Neurología Buenos Aires (INBA).

Para tal fin, durante cinco días, se capacitó a voluntarios para usar esta prótesis que añade un segundo pulgar a la mano. Entre otras pruebas, los participantes debían construir torres con piezas en equilibrio, sostener varias copas de vino y extraer bolitas de una taza.

Para conocer cómo opera esta adaptabilidad a nivel neuronal, Clode y sus colegas efectuaron un escaneo del cerebro utilizando imagen por resonancia magnética funcional (IRMf).

Al cabo de una semana, los participantes mostraron mejoras significativas en el rendimiento combinado de seis dedos en múltiples tareas. Además del control individualizado, se logró una integración funcional con el sistema nervioso.

“El rendimiento del motor mejoró enormemente incluso sin retroalimentación visual y se mantuvo estable la carga cognitiva. Además, mostramos que el aumento de la mano resultó en un mayor sentido de encarnación sobre el pulgar, un objetivo clave para el aumento exitoso”, indicaron los desarrolladores.

El enfoque de los investigadores se centró en una región particular del cerebro llamada “corteza sensoriomotora primaria”, que se activa cuando movemos los dedos. Querían saber si el entrenamiento con el pulgar podría afectar esta región.

“La conectividad neuronal podemos definirla como las conexiones anatómicas entre las diferentes zonas cerebrales, axones, sinapsis, circuitos, que enlazan diferentes regiones del cerebro y el cuerpo. Está relacionada con el entorno físico en el que se realiza la transferencia de información. Es nuestro hardware y la experiencia junto con el aprendizaje pueden modificarlo”, advierte Andersson.

El dispositivo es una prótesis en 3D que se controla con los pies. Su fabricación demandó unas 120 horas de impresión y un costo de 530 dólares.

Los sensores de presión, que detectan movimiento y transmiten esa información a través de Bluetooth a una correa de reloj, se ubican en los dedos gordos del pie.

A su vez, el sistema consta de dos motores que controlan el pulgar a través de cables, similar a los que se usan en los frenos de bicicleta. El pulgar flexible tiene dos grados de libertad y se mueve asombrosamente como si fuera real.

Estos hallazgos serán de gran interés para quienes desarrollen la próxima generación de dispositivos protésicos controlados por el cerebro, comentaron los investigadores. Una tecnología que se basa en la capacidad cerebral para aprender, adaptarse e interactuar con un mecanismo robótico.

Con una mano alcanza

Aproximadamente uno o dos de cada 1.000 bebés nacen con dígitos adicionales. Si los extras son solo pequeñas protuberancias, es posible que se eliminen quirúrgicamente al nacer. Pero algunos dedos adicionales pueden resultar más que útiles, según un estudio publicado en Nature Communications.

A través de imágenes de resonancia magnética, científicos en ingeniería biológica de Alemania e Inglaterra, descubrieron que los sextos dígitos tenían sus propios músculos y tendones. Eso significa que no se limitan a apoyarse en los otros dedos para operar, como se tenía pensado.

“Pueden usar sus dedos extra de forma independiente, similar a un pulgar adicional, ya sea solos o junto con los otros cinco dedos, lo que hace que la manipulación sea extraordinariamente versátil y hábil. Por ejemplo, en nuestros experimentos los sujetos pueden realizar una tarea con una mano, para la que normalmente necesitamos dos”, argumenta Etienne Burdet, del Imperial College London.

DD