Tanto si un bebé se agarra los dedos de los pies como si alguien coge un lápiz que rueda por la encimera, agarrar objetos con las manos es un instinto humano básico. Investigadores del Laboratorio de Control Neural del Movimiento de la Universidad Estatal de Arizona están descubriendo que esta sencilla tarea no lo es tanto. De hecho, la acción de agarrar es el último paso de una serie de complejos procesos que conforman nuestro sentido del tacto. Las deficiencias o interrupciones de cualquier eslabón de esta cadena de procesos repercutirán directamente en nuestra capacidad para utilizar las manos. Esto hace que la investigación en el campo del control motor neural sea esencial para el avance de la tecnología y el tratamiento de la rehabilitación. Los sensores de fuerza/par multieje de ATI están ayudando a los investigadores a desentrañar el sentido humano del tacto proporcionando información en tiempo real a medida que se produce el proceso.
Qiushi Fu estudia los procesos sensoriomotores en el Laboratorio de Control Neuronal del Movimiento. La investigación del laboratorio se centra en la mano como modelo para comprender el aprendizaje y el control motores. Los experimentos de Fu se centran en el sentido humano del tacto. Utiliza los sensores F/T más pequeños de ATI para profundizar en la retroalimentación sensorial (la comunicación entre el cerebro y los músculos de la mano), durante los ensayos de agarre y manipulación.
Cuando cogemos un objeto, nuestro cerebro primero recoge información de nuestro entorno y hace referencias cruzadas a situaciones similares del pasado. Gracias a las señales visuales y a los recuerdos, podemos estimar la fuerza de elevación y la fuerza de agarre necesarias para manipular el objeto sin que se caiga ni se aplaste. Una vez que lo tenemos en la mano, nuestro cerebro sigue recibiendo información del proceso de agarre. Esto nos permite ajustar el agarre y la posición de la mano mientras realizamos la tarea. Todo esto ocurre instantáneamente, en nuestro subconsciente. A base de ensayo y error, aprendemos a perfeccionar este movimiento común y funcional. Cuanto más alcanzamos y agarramos, mayor es nuestro campo de referencia y mejor podemos estimar las fuerzas necesarias para manipular objetos. Como es algo que hacemos casi todos los días, desarrollamos una gran destreza.
¿Y si perdiéramos el sentido del tacto? ¿Y si no pudiéramos depender de nuestra coordinación mano-ojo para manipular objetos? ¿Seríamos capaces de prepararnos el desayuno o vestirnos por la mañana? ¿Podríamos ir al trabajo en coche? ¿Podríamos trabajar?
Qiushi Fu ha ideado muchos experimentos diferentes para investigar cómo controla el cerebro las fuerzas de los dedos durante el agarre y la manipulación. Fu afirma: “El resultado podría permitirnos evaluar el impacto de los trastornos neurológicos en el control de la mano, y ayudar al proceso de rehabilitación neural [sic]”
En los experimentos de Fu, los sensores F/T de ATI se colocan dentro de un objeto. El sujeto manipula el objeto mientras los sensores proporcionan datos instantáneos sobre la fuerza en seis ejes (fuerzas Fx, Fy, Fz y pares Tx, Ty y Tz). Los sensores también informan del centro de presión de cada yema del dedo y capturan la retroalimentación al cerebro. Gracias a la ingeniería inversa del proceso con la ayuda de los sensores F/T, Fu obtiene una visión mucho más completa del proceso de manipulación, de principio a fin. Fu explica: “Esta información nos dirá la velocidad de respuesta, el papel de la retroalimentación sensorial, así como otras medidas fisiológicas”
Estos experimentos pretenden medir y registrar datos en una situación de la “vida real”. Garantizar que los sensores no influyan en la elección del sujeto de cómo manipular los objetos es una gran prioridad. Los sensores F/T más pequeños de ATI, Nano17 y Nano25 (17 mm y 25 mm de diámetro, respectivamente), son fáciles de ocultar dentro del objeto de prueba. Esto maximiza la superficie de agarre y garantiza que el sujeto tenga total libertad para elegir cómo manipular los objetos.
Fu eligió los sensores F/T de ATI en parte por su tamaño compacto, pero también por su calidad superior. Dice: “Los sensores F/T de ATI proporcionan una excelente precisión, robustez y sensibilidad a nuestra investigación” El diseño de los sensores F/T es ideal para detectar los sutiles cambios en las fuerzas de las yemas de los dedos durante las pruebas de Fu. Las galgas extensométricas de silicio dentro del cuerpo del transductor F/T actúan como amplificadores de la señal y anulan la distorsión del ruido. Las mediciones precisas y exactas del sensor F/T de ATI dan lugar a datos de alta calidad, lo que proporciona a Fu y a su equipo aún más confianza en sus hallazgos.
Nuestro sentido del tacto nos permite utilizar las manos y los dedos con más eficacia que cualquier otra especie. Hemos aprendido que el cerebro, los músculos de la mano y los dedos desempeñan un papel integral. Si alguna de estas piezas no funciona correctamente, nuestro sentido del tacto, y por tanto nuestra capacidad para utilizar las manos, se ve comprometida. Afortunadamente, investigadores del control neuronal como Quishi Fu contribuirán al desarrollo de soluciones robóticas de asistencia para devolver a los pacientes la movilidad y, en algunos casos, la independencia.
A medida que la población envejezca, seguirá aumentando el número de personas con problemas de salud debilitantes. Para los pacientes con un control motor reducido a causa de trastornos neurológicos, lesiones traumáticas, derrames cerebrales u otras enfermedades, las soluciones robóticas de asistencia ofrecen la esperanza de una mejor calidad de vida. ATI se enorgullece de formar parte de la investigación sobre control neuronal de la Universidad Estatal de Arizona.
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