La UMH desarrolla exoesqueletos robóticos controlados por la mente que ayudan a andar a personas con lesión medular

Investigadores de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y del Hospital Nacional de Parapléjicos (HNP) de Toledo, centro perteneciente al Servicio de Salud de Castilla-La Mancha (SESCAM), han desarrollado interfaces cerebrales para controlar un exoesqueleto robótico que ayude a caminar a personas con problemas en su marcha como consecuencia de una lesión medular incompleta. La presentación de este proyecto ha tenido lugar este jueves en el gimnasio del hospital y, durante la misma, se ha realizado una demostración con un paciente del centro. 

Volver a caminar mandando con el cerebro esa orden a un dispositivo que activa un exoesqueleto robótico que permite iniciar la marcha. Eso es en lo que José Manuel Núñez está consiguiendo hacer con "WALK", la interfaz cerebral que de forma "mágica", como la ha definido este madrileño de 40 años, mueve un armazón que le hace "no tirar la toalla" y poder andar. José Manuel llegó hace dos meses al Hospital Nacional de Parapléjicos con una lesión medular derivada de la complicación de una operación de espalda, y este jueves ha sido quien ha probado este proyecto de inteligencia artificial que le está permitiendo volver a caminar. "Es como magia, pensar que he sido capaz de moverla y pararla yo solo pensando en mi hija", contaba emocionado a los medios, sintiendo gran satisfacción por los pequeños "pasos" que va dando cada día.

En este proyecto, en el que los investigadores trabajan desde 2019 y cuyo director es el catedrático de la UMH José María Azorín, se ha desarrollado una interfaz que registra la actividad cerebral de la persona mediante electrodos no invasivos y procesa esta información para determinar si la persona está imaginando que camina. En el estudio han participado, también, investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena y del Hospital Universitario Central de Asturias. En total, una decena de investigadores han hecho posible este proyecto.

Según el equipo investigador participante en este proyecto, cuando se detecta que la persona está pensando en caminar, se envía una orden al exoesqueleto para que se mueva y, de esta forma, le permite caminar. Frente a otras alternativas para controlar este tipo de dispositivos robóticos como, por ejemplo, utilizar mandos que deben ser accionados por la propia persona, el control del exoesqueleto, únicamente a partir de la actividad cerebral, imita lo que ocurre de forma natural en el proceso de caminar, al mismo tiempo que implica una mayor atención de la persona en la marcha, lo que puede favorecer el proceso de rehabilitación. "Cuando caminamos de forma natural, las señales cerebrales viajan al sistema locomotor y esto permite que las personas caminen. En el caso de las personas que sufren una lesión medular esas señales se cortan y no viajaban al sistema locomotor. Con este proceso hacemos un 'bypass' para decodificar esa actividad, detectarla y enviarla al exoesqueleto" ha explicado Azorín, que ha agregado que el paciente tiene que entrenar para que los algoritmos, basados en inteligencia artificial, se ajusten y detecten su intención de caminar.

Tras detallar que el sistema mostrado este jueves cuesta unos 100.000 euros, proporcionados por el Ministerio de Ciencia e Innovación, ha añadido que el objetivo es que este sistema se pueda usar para la rehabilitación de pacientes, tanto en hospitales como en domicilios, aunque para ello sería preciso reducir el coste del dispositivo y que éste fuese más automatizado y menos aparatoso.

La UMH utiliza técnicas de inteligencia artificial para estimular a personas con limitación motora

Durante la fase de desarrollo de la interfaz cerebral, realizada por el Brain-Machine Interface Systems Lab de la UMH, se llevaron a cabo pruebas con diferentes sujetos sanos que verificaron que las personas eran capaces de controlar el exoesqueleto mediante la relajación e imaginación de la marcha. Tras ello, se han realizado pruebas con varios pacientes con lesión medular incompleta del Hospital Nacional de Parapléjicos, en colaboración con el jefe del Servicio de Rehabilitación, Ángel Gil.

En los exámenes realizados se ha podido verificar la efectividad de la interfaz cerebral desarrollada y cómo la motivación de los pacientes es fundamental para conseguir una modulación de su actividad neuronal y, por consiguiente, un eficaz control del exoesqueleto robótico. Este dispositivo, con una tasa de éxito muy por encima de la media, consiguió activarse a voluntad en función de la imaginación de la marcha de la persona. 

Este proyecto, recientemente culminado, ha permitido demostrar la posibilidad de que personas con lesión medular incompleta sean capaces de utilizar su actividad cerebral para controlar un exoesqueleto robótico que le ayude a caminar. Quedan como futuros pasos el llevar a cabo pruebas clínicas para evaluar la aplicación de este desarrollo como herramienta de rehabilitación.

El proyecto "WALK – Control de exoesqueletos de miembro inferior mediante interfaces cerebro-máquina para asistir a personas con problemas de marcha" ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia Estatal de Investigación y por con fondos europeos FEDER.