La ciencia también sale a la cancha en el Mundial

El deporte y la ciencia se unirán en el Mundial de fútbol 2014, cuando una persona parapléjica camine cerca de 25 metros en la cancha del Arena Corinthians y haga el saque de honor en el partido Brasil-Croacia, en San Pablo, el jueves próximo. La idea es mostrarle al mundo la funcionalidad de un exoesqueleto desarrollado por el científico brasileño Miguel Nicolelis.

Así, un público de casi 70.000 personas en el estadio, más los miles de millones de espectadores que seguirán el gran evento por televisión, serán testigos del resultado alcanzado mediante el proyecto "Walk Again" (Andar de Nuevo) por un consorcio de 156 científicos, ingenieros y técnicos de universidades e institutos de investigación de todo el mundo.

"Es una manera totalmente nueva de mostrarles a aquellos que jamás tendrían contacto con noticias científicas que la ciencia está en todos lados, que la ciencia forma parte de nuestras vidas. Va a ser como la primera caminata del hombre en la Luna. Me gusta usar esta metáfora, pues es superarse, es un nivel de osadía e innovación que en el exterior no suelen asociarlos a Brasil", afirmó Nicolelis.

El equipo que integra el proyecto trabajó en el desarrollo de una nueva tecnología de movilidad, la neurorehabilitación, que permite a la mente mandar señales a una vestimenta robótica conocida como "exoesqueleto".

"Nuestro objetivo es crear nuevas tecnologías que puedan restablecer de forma significativa el control motor en pacientes que sufren de lesiones de la médula espinal u otras enfermedades neurológicas que conllevan a un nivel de parálisis muy grave", explicó Nicolelis.

El exoesqueleto incorpora las más modernas tecnologías del mundo de la robótica, lo que permite que el cerebro interactúe con todos los circuitos robóticos en tiempo real. Según explicó el científico brasileño, el paciente puede controlar el exoesqueleto tan solo a través de la actividad cerebral. El robot capta los mensajes enviados por el cerebro, como el deseo de andar, de moverse o detenerse, para generar dichos movimientos y el exoesqueleto también devuelve al paciente sensaciones del mundo exterior.

CEREBRO Y MAQUINA

El desarrollo de Nicolelis y su equipo se basa en el concepto de interfaz Cerebro-Máquina-Cerebro. Primero los sensores logran "leer" las señales eléctricas generadas por el cerebro y extraer de las mismas el mensaje que produce el movimiento, haciendo que un artefacto robótico o virtual también se desplace. Luego, los sensores táctiles acoplados al aparato le mandan señales al paciente.

"Cuando la persona toca el piso y la rodilla de la vestidura robótica se mueva, los sensores táctiles harán que estas señales generadas en el robot regresen al sujeto a través de una camiseta que transmite estas señales de vuelta a la piel de los brazos o del dorso, donde la sensibilidad se haya mantenido intacta", describe.

La retroalimentación táctil hace que el paciente camine sin tener que mantener la vista fija hacia abajo constantemente.

"No queremos que alguien que esté usando el exoesqueleto tenga que estar con la cabeza agachada mirando al piso todo el tiempo. La camiseta tiene pequeños sensores que vibran y le dan retorno al paciente, le transmiten las sensaciones táctiles. No necesita mirar al piso para saber dónde está pisando. La persona no depende tan solo de lo que ve, sino que también va a sentir la respuesta táctil", señaló el científico afgano Solaiman Shokur, uno de los investigadores que integra el equipo de trabajo.

Si bien, según indicó Nicolelis, ya existen microchips que, en el futuro, podrán implantarse superficialmente en el cerebro del paciente, a través de una cirugía rápida, semejante al procedimiento de un marcapasos cardíaco, la persona que estará utilizando el exoesqueleto para dar el puntapié inicial en el partido del Mundial tendrá colocados los sensores sobre el cuero cabelludo.

"Es una demostración muy peculiar, con una serie de factores de riesgo: al aire libre, con 70 mil personas en el estadio, señales de cadenas de televisión del mundo entero y teléfonos móviles. Por ello decidimos utilizar una técnica más conservadora, con sensores superficiales en el cuero cabelludo, que son no invasivos, capturan las ondas cerebrales globales, transmitiendo las señales al exoesqueleto, para controlar los diferentes movimientos generados por él", explicó el líder del proyecto Andar de Nuevo.

ENSAYOS

Antes de llegar a Brasil, el exoesqueleto fue sometido a pruebas finales de seguridad, control y estabilidad en Francia. Luego, fueron seleccionados ocho pacientes parapléjicos de la Asociación de Asistencia a los Niños Discapacitados (AACD en Portugués), en San Pablo, donde se instituyó un nuevo laboratorio de neurorrobótica.

Los pacientes seleccionados realizaron ensayos básicos y más tarde comenzaron a interactuar con un ambiente virtual, con una vestidura robótica estática, que permite que caminen sin desplazarse. Esto permitió a los científicos medir la reacción de los pacientes, su desempeño y calibrar los datos de cada uno de ellos antes de la llegada del exoesqueleto a Brasil.

El ambiente virtual donde los pacientes simularon caminar fue comparado por Shokur con la simulación de un vuelo.

"Si uno tiene un piloto y quiere enseñarle a volar, no puede ponerlo dentro de un avión y decirle que vuele. Hay que enseñarle primero y la mejor manera de hacerlo es usar un simulador lo suficientemente realista como para que aprenda todos los aspectos del vuelo. Entonces sí, después uno lo sienta en la cabina del piloto. Ideamos lo mismo respecto del exoesqueleto", precisó el científico afgano.

En las pruebas en ambiente virtual el paciente usó una vestidura robótica estática y veía un avatar de sí mismo moviéndose delante suyo. "El recibe la retroalimentación táctil de los pasos del avatar usando esta vestidura, permitiendo que sienta, en la zona de su cuerpo donde tenga sensibilidad, lo que sucede con el avatar cuando los pies tocan el piso y estos pies están sincronizados con los pies de la vestidura robótica. En este ambiente virtual, él también puede usar las señales cerebrales para controlar los movimientos del avatar. Todo ello lo prepara para el paso siguiente que es ponerse el exoesqueleto", detalló Nicolelis.

Los pacientes que integraron la "selección canarinha" del proyecto, de entre 20 y 40 años, tienen parálisis de los miembros inferiores causada por una lesión medular total.

El exoesqueleto llegó a Brasil en febrero último y a partir de entonces el desafío del equipo de científicos fue que los pacientes aprendieran a usarlo y dominarlo con seguridad y naturalidad.

"Se demora un cierto tiempo en que estas herramientas complejas sean incorporadas por nuestro cerebro como si fuesen una extensión de nuestro propio cuerpo, para tener la sensación de que es natural", afirmó Nicolelis.

Según se informó, el primer paciente consiguió caminar con el exoesqueleto el 29 de abril pasado y en los días siguientes los otros siete también consiguieron dar un promedio de 120 pasos en cada sesión.

El proyecto "Andar de Nuevo" cuenta con la participación del Instituto Internacional de Neurociencias de Natal de Edmond y Lily Safra, ideado por Miguel Nicolelis y con la alianza con la AACD, más es un consorcio internacional sin fines de lucro. Está integrado por científicos de la Universidad de Duke de Carolina del Norte (Estados Unidos), además de universidades de los estados norteamericanos de Colorado, Kentucky y California, instituciones europeas en Múnich (Alemania), en Lausana (Suiza) y en París (Francia).

"Nuestra intención es mantener a todo el equipo, continuar trabajando con el gobierno brasilero y con nuestros aliados para que podamos alcanzar el objetivo final que es el de crear una vestidura lo suficientemente robusta para que cualquier paciente con lesión medular pueda beneficiarse. No solo pacientes parapléjicos, sino también pacientes tetrapléjicos, con lesiones más altas con gran parte del cuerpo paralizado. Lo que nosotros queremos hacer es usar la inauguración de la Copa para mostrarle al mundo que nos falta poco para cumplir con nuestro cometido", concluyó Nicolelis.

Se estima que en el mundo hay alrededor de 20 millones de parapléjicos. Para ellos, esa primera patada del Mundial será sin dudas el símbolo de una nueva esperanza para una mejor calidad de vida.