Científicos de la UNAM diseñan prótesis que funciona con impulsos bioeléctricos

Desde 2016, un investigador de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), junto a un grupo de estudiantes de Ingeniería en Telecomunicaciones, Sistemas y Electrónica e Ingeniería Mecánica Eléctrica trabajan en el desarrollo de prótesis electrónicas que funcionan a partir del uso de señales o impulsos bioeléctricos generados por el cuerpo.

Valiéndose de diferentes ramas, como la inteligencia artificial, electrónica y los sistemas embebidos que funcionan de manera independiente, los científicos encabezados por el académico David Tinoco Varela, trabajaron en una prótesis de mano dotada de un sistema de reconocimiento de impulsos bioeléctricos con la intención de generar sustitutos artificiales de miembros que sean menos rígidos que las prótesis convencionales y que, principalmente, sean funcionales, que no sólo cumpla con un papel estético.

Para su desarrollo, los expertos utilizaron materiales de bajo costo (madera) para construir el elemento tecnológico, mientras que, para el sistema electrónico, usaron amplificadores operacionales para diseñar sus propios sensores y emplearon servomotores para generar las contracciones de la mano ficticia.

Además, adquirieron electrodos para la recolección de las señales bioeléctricas. El diseño y entrenamiento de la red neuronal se efectuó por medio del software “Matlab”.

La siguiente fase incluye minimizar la prótesis, darle instrumentación y hacer el diseño industrial para que sea un prototipo más estético, menos pesado y que no genere incomodidad al usarlo.

En la búsqueda de generar una herramienta más estilizada, David Tinoco completará el diseño con impresión 3-D. “Sabemos que el material no tiene la dureza para garantizar una vida larga, pero puede funcionar para cubrir ciertas características por un determinado periodo y mantenerlo en un rango de precio económico”.

Otro plan para esta iniciativa es que el prototipo esté al alcance de personas con esta condición.

Ventajas de este tipo de prótesis

El impacto de este proyecto es muy alto. Uno de sus principales beneficios es motriz, porque permite a la persona interactuar igual como si tuviera el miembro.

Otra de las ventajas es que el individuo no necesitará una rehabilitación o entrenamiento técnico especializado porque el cuerpo ya conoce las señales bioeléctricas indispensables para operarlo y no requieren de un permiso de salubridad, puesto que emplean sensores cutáneos. Por tanto, las pruebas no son invasivas y, hasta el momento, este sistema de sensores ha demostrado funcionar con éxito.

“Si bien es cierto que no lo sustituirá, va a contribuir a mejorar la calidad de vida del usuario”.

Tinoco Varela destacó que la metodología creada es ajustable y se puede replicar para cualquier otro miembro (pies, dedos, etcétera), además de que, al usar este tipo de materiales, la prótesis es más accesible y es posible reproducirla de una manera más sencilla.

Incluso este tipo de prótesis pueden implementarse en animales. En 2020, el grupo de trabajo hizo una prótesis robótica para perros y facilitar el caminar de los que no tienen una extremidad, debido a que las existentes en el mercado carecen de un movimiento natural, degeneran la estructura ósea del animal y disminuyen su calidad de vida.

¿Cómo funcionan estas prótesis bioeléctricas?

Estas prótesis funcionan gracias a los impulsos bioeléctricos generados por el cuerpo, los cuales, según Tinoco, son producidos por todos los seres vivos en cualquiera de los movimientos; incluso cuando se pierde algún miembro estas señales se siguen presentando.

Aunque hay variaciones entre cada individuo, se pueden identificar patrones que sirven con el fin de lograr una clasificación. Para esta tarea, los universitarios toman diversas muestras bioeléctricas de cada movimiento a replicar y, mediante una red neuronal artificial, caracterizan la información que da el cuerpo.

Según los expertos, dicha red neuronal artificial, que es un modelo computacional que trata de emular el aprendizaje que se realiza dentro del cerebro humano, es capaz de aprender con entrenamiento y repeticiones un comportamiento o patrón, al dominarlo la red transmite la información a la prótesis y ésta realiza la respuesta a la contracción o el movimiento muscular programado.

Tras identificar los impulsos bioeléctricos que logran que el dispositivo ejecute determinada acción y establecer las redes neuronales con datos generalizados, el siguiente paso consistió en desarrollar el control total de un dispositivo a través de señales bioeléctricas y trasladar este mecanismo a otros medios electrónicos.

Fuente: Agencia ID.