El exoesqueleto controlado por la mente que debutará en el Mundial de Brasil

El exoesqueleto será demostrado por primera vez en la apertura del Mundial el 12 de junio.

El estadio Arena Corinthians en Sao Paulo será el escenario de dos eventos históricos el 12 de junio. Uno es la apertura de la mayor fiesta del fútbol, el otro es el debut de una tecnología revolucionaria que podría transformar la vida de millones de personas.

En la inauguración del Mundial en Brasil se realizará la primera demostración pública de un exoesqueleto controlado por la mente, que permitirá a una persona con parálisis caminar frente a unos 70.000 espectadores y una audiencia global de miles de millones.

El traje robótico fue desarrollado por un equipo internacional de científicos que colaboran en el Proyecto Caminar de Nuevo,Walk Again Project, y es la culminación de más de un década de trabajo para el Dr. Miguel Nicolelis, un científico brasileño especializado en neurología y basado en la Universidad Duke, en Carolina del Norte, Estados Unidos.

El laboratorio dirigido por Nicolelis demostró en 2003 que un primate podía controlar los movimientos de un avatar o representación gráfica de si mismo solamente con su actividad cerebral.

Desde noviembre, Nicolelis ha estado entrenando ocho pacientes en un laboratorio en Sao Paulo, en medio de una gran especulación en los medios de que uno de ellos se levantará de una silla de ruedas para dar la patada inicial del Mundial.

Dr. Nicolelis: "La ciencia y la tecnología pueden ser empleadas para aliviar el sufrimiento de millones de personas".

"Ése era el plan original", dijo Nicolelis desde Sao Paulo a BBC Mundo. "Pero ni siquiera yo puedo decirles específicamente cómo va a ser la demostración el día 12, porque eso está siendo discutido en este momento".

El científico brasileño explicó que todos los pacientes son adultos de más de 20 años y el mayor tiene cerca de 35.

"Comenzamos el entrenamiento en un ambiente virtual con un simulador. Todos los pacientes son capaces de realizar la actividad mental necesaria para mover el exoesqueleto".

"En los últimos días, cuatro de ellos entraron al exoesqueleto y dieron con él sus primeros pasos. Y un primer paciente ya usó el control mental para patear una pelota. Así que desde el punto de vista científico, clínico y tecnológico cumplimos nuestros objetivos: el exoesqueleto está siendo controlado por actividad cerebral y está enviando señales de feedback o retroalimentación al paciente".
Cómo funciona

Una gorra con sensores sobre el cuero cabelludo del paciente capta señales del cerebro y las envía a una computadora en la mochila del exoesqueleto que decodifica las señales y las envía a las piernas del robot.

Una gorra con sensores capta señales del cerebro y las envía a una computadora en la mochila del exoesqueleto.

El traje robótico funciona con hidráulica y una batería en la mochila permite un uso de aproximadamente dos horas.

"La idea básica es que grabamos señales del cerebro y esas señales son traducidas a comandos para que robot se mueva", dijo a BBC Mundo el Dr. Gordon Cheng, de la Universidad Técnica de Múnich, quien ha venido trabajando con el Dr. Nicolelis e investigadores en Francia para construir el exoesqueleto.

"Nuestra contribución es más en el aspecto de ingeniería, y una de las tecnologías clave que aportamos son los sensores de piel, que representan lo más novedoso en piel artificial para robots", explicó el Dr. Cheng.

Los sensores en la piel artificial del robot permiten captar sensaciones del ambiente en forma similar a la de los seres humanos.
Piel artificial


El científico mexicano Emmanuel Dean trabaja con el Dr. Cheng en la iniciativa Walk Again Project.

El científico mexicano Emmanuel Dean trabaja en Alemania con el Dr. Cheng en el Proyecto Andar de Nuevo.

"En el Instituto de Sistemas Cognitivos de la Universidad Técnica de Múnich hemos desarrollado un sensor modular que integra múltiples señales de diferentes sensores con la cual se puede construir una 'piel artificial'. Este módulo lleva por nombre CellulARSkin", dijo el Dr. Dean a BBC Mundo.

El sensor está bioinspirado en la piel humana y trata de reproducir las mismas sensaciones que se pueden obtener con nuestra piel, explicó el investigador.

"Los módulos de esta 'piel artificial' pueden obtener mediciones del ambiente que lo rodea, por ejemplo: CellulARSkin puede medir que tan cercano o lejano un objeto se encuentra (proximidad), también puede medir temperatura, detectar contactos y medir la fuerza de dichos contactos, y finalmente este sensor proporciona información inercial, la cual puede ser usada para detectar vibraciones o impactos en regiones cercanas al sensor (contactos indirectos). Estas propiedades hacen este sensor único en su tipo".



"La información del sensor puede ser utilizada para detectar el tipo de terreno en que el paciente está caminando, y ajustar el tipo de control para adecuarse a este terreno. "


Dr. Emmanuel Dean, Universidad Técnica de Munich

"En el proyecto de Walk Again se utilizan las diferentes modalidades de este sensor para detectar cuando el paciente hace contacto con sus pies con el suelo. Así mismo la información inercial provee información valiosa para controlar adecuadamente velocidades y aceleraciones del exoesqueleto".
Retroalimentación táctil

Nicolelis explicó que "cuando el exoesqueleto comienza a moverse y toca el suelo, esta señal es transmitida a un vibrador electrónico aplicado al brazo del paciente que estimula la piel en forma táctil".

El laboratorio de Nicolelis demostró en 2003 que un primate podía controlar movimientos de un avatar con su mente.

"Lo que pasa cuando se practica mucho tiempo es que el cerebro pasa a asociar los movimientos de las piernas y el tocar el piso con esa vibración en el brazo. El paciente comienza a desarrollar una sensación nuevamente de que tiene piernas y está caminando".

Los componentes del exoesqueleto fueron construidos por "muchas, muchas compañías diferente", dijo el Dr. Cheng a la BBC.

"Para reducir el peso y acelerar el desarrollo usamos mucha tecnología de impresión en 3D, que usa materiales como plásticos muy resistentes, algunos más que el metal y muy livianos, y también, por supuesto, usamos componentes estándar de aluminio".
"Transformación social"

Algunos críticos cuestionan que la demostración del exoesqueleto podría dar la impresión errónea de que la tecnología estará disponible en breve.

Dr. Cheng: "Trabajaremos para poner esta tecnología en manos de la gente".

Nicolelis enfatiza que "éste es sólo el comienzo. Nuestra propuesta siempre fue demostrar la tecnología como un primer paso simbólico de una nueva forma de cuidar pacientes con parálisis grave".

"Para que el exoesqueleto esté disponible en el futuro hay comenzar en algún lugar".

"La ciencia progresa así. Tenemos que demostrar y probar el concepto y pensamos que la apertura del Mundial era una oportunidad óptima para demostrar que es posible. Es una forma de decir a la sociedad civil en el mundo, que paga por la ciencia, que tenemos la posibilidad de soñar con esa realización porque ya está funcionando en carácter experimental".

¿Cuál es el mensaje que Nicolelis quiere transmitir a millones de personas el 12 de junio?

"El mensaje principal es que la ciencia y la tecnología pueden ser agentes de transformación social en todo el mundo, que pueden ser empleadas para aliviar el sufrimiento y las limitaciones de millones de personas".

Nicolelis también quiere transmitir una imagen de Brasil más allá de estereotipos. "Queremos mostrar al planeta otro Brasil que pocos conocen, que aquí también se pueden hacer grandes proyectos científicos con gran impacto humantario no sólo para los brasileños sino para todo el mundo".
"Uso bello"

La idea de ciencia como agente de transformación social es uno de los pilares del centro que Nicolelis fundó en 2005 en las afueras de Natal, en el nordeste de Brasil, en una de las regiones más pobres del país.

Ocho adultos están siendo entrenados en el uso del exoesqueleto en un laboratorio en Sao Paulo.

El Instituto Internacional de Neurociencia de Natal, IINN, no sólo alberga centros de investigación, sino una escuela de educación científica que atiende a 1.500 niños y una clínica de cuidado prenatal gratuito que ofrece 12.000 consultas al año.

El Dr. Cheng comparte la visión de Nicolelis. "Hay percepciones equivocadas sobre la robótica por otros usos y yo pienso que el exoesqueleto es un uso muy bello. Eso es lo que queremos transmitir a los niños en nuestros programas de extensión, que la ciencia y la ingeniería pueden colaborar para hacer una enorme diferencia en la sociedad".

"Luego de la demostración continuaremos con el proyecto y trabajaremos para poner esta tecnología en manos de la gente. Sucederá en nuestro tiempo. Aún me quedan otros 20 años antes de jubilarme, y ocurrirá antes de eso".