CAMBRIDGE, Mass. – El año pasado, durante horas, los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts pusieron a prueba la extremidad robótica controlada por el cerebro en una serie de pacientes y la pusieron a punto como un equipo de boxes que prepara un coche de carreras para la Indy 500.

Hicieron que los pacientes flexionaran el pie protésico: dedo arriba, dedo abajo. Dedo del pie hacia adentro, dedo del pie hacia afuera. Subir un tramo de escaleras y volver a bajarlas. Pero fue después de los experimentos del día, cuando el paciente Jim Ewing estaba sentado y charlando con el equipo, cuando hicieron su observación más provocativa: No fue mucho, sólo un movimiento de vez en cuando, pero proporcionó una poderosa evidencia de que el nuevo pie robótico se había convertido en una parte perfecta del cuerpo de Ewing de una manera que nunca se había logrado antes con una prótesis, informaron los científicos el miércoles.

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«Un amputado estándar, cuando lleva la pierna, no hace nada de eso», dijo a STAT el doctor Matthew Carty, cirujano del Brigham and Women’s Hospital y coautor del trabajo. «Pero Jim, cuando estaba sentado hablando con nosotros, movía su pie biónico como si fuera su pie biológico. Y no pensaba en ello. Era él mismo».

La clave para que lo biónico se parezca a lo biológico fue combinar un avance quirúrgico con uno tecnológico, dicen los investigadores. Ewing -que se destrozó el pie izquierdo al caer unos 15 metros desde un acantilado que estaba escalando en las Islas Caimán- fue la primera persona en someterse a un tipo de amputación totalmente nuevo, del que fueron pioneros Carty y el profesor del MIT Hugh Herr. Mientras tanto, los ingenieros desarrollaron una prótesis de pie que permitiría la comunicación bidireccional, con señales que viajarían desde el cerebro de Ewing a su pierna residual y a la extremidad biónica, y luego de vuelta.

Herr, un escalador que perdió sus dos piernas por congelación cuando era adolescente, describe su objetivo como nada menos que la eliminación de la discapacidad. Eso aún está lejos. Pero la investigación demuestra el potencial del nuevo sistema para ayudar a las personas con las piernas amputadas a sujetarse cuando se suben a bordillos que no ven, o a caminar por terrenos irregulares sin tropezar, dijo Tyler Clites, que acaba de obtener su doctorado en el programa Harvard-MIT. del Programa de Ciencias de la Salud y Tecnología de Harvard-MIT y fue el autor principal del artículo publicado en Science Translational Medicine.

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Ewing, al que se denomina «Sujeto A» en el artículo, fue el único paciente analizado que se sometió al nuevo procedimiento. Clites comparó cómo le fue con el pie robótico con el rendimiento de cuatro personas que se sometieron a amputaciones tradicionales. A diferencia de Ewing, que describió la prótesis como «su pierna», los demás informaron de «una clara falta de apropiación de la prótesis o de emoción asociada al control de la misma», escribió Clites.

Ewing, de 54 años, mostró un control más sutil sobre el pie de fibra de carbono y metal, que pesa unos 2 kilogramos, más o menos lo mismo que su pie natural. También subió y bajó automáticamente los dedos de los pies al subir o bajar escaleras, un comportamiento reflejo que se observa en personas con piernas intactas, pero nunca antes con una prótesis. «Esto está por debajo del nivel de su conciencia», dijo Clites. «Simplemente ocurre, de forma natural».

Sin embargo, antes de concluir que la nueva cirugía es superior a la amputación estándar, los hallazgos deben ser replicados en un ensayo clínico más amplio, que ya está en marcha.

STAT ha seguido el experimento durante los últimos 15 meses, recopilando imágenes para un próximo documental, titulado «Augmented», sobre el ambicioso proyecto de Herr y su equipo de crear prótesis robóticas avanzadas que se conviertan en una sola cosa con los pacientes.

Lo más importante es que los investigadores del MIT y del Brigham pudieron restaurar el sentido de la propiocepción de Ewing, es decir, la capacidad de saber -sin mirar- dónde están las extremidades en el espacio, a qué velocidad se mueven y con qué fuerza. Es lo que le permite tocarse los dedos con los ojos cerrados, o calibrar con qué fuerza pisar el acelerador. En resumen, «es fundamental para todos los movimientos humanos», dijo Clites en una entrevista.

Paul Marasco, jefe del Laboratorio de Integración Biónica de la Clínica Cleveland, calificó el artículo de «genial», diciendo que «la propiocepción ha sido un hueso duro de roer» para los desarrolladores de miembros robóticos. «Es un sentido que ni siquiera sabemos que tenemos», dijo, «y que damos por sentado. Pero sin ella, la funcionalidad de las prótesis se ve realmente reducida».

En las personas con extremidades intactas, la propiocepción depende de la interacción entre músculos opuestos: Cuando el bíceps se contrae y mueve el codo, por ejemplo, el tríceps se estira, y los sensores de esos músculos y de los tendones anexos indican al cerebro que el brazo se ha doblado. Esta retroalimentación continua permite al cerebro controlar con precisión el movimiento, pero en el procedimiento de amputación tradicional, estas conexiones se cortan.

La nueva «amputación de Ewing» las recrea, cosiendo pares de músculos y tendones que solían conectarse al tobillo y a la articulación subtalar del pie. Cuando un músculo se contrae, el otro se estira, devolviendo la sensación de que la articulación se mueve. Unos electrodos fijados a la piel del paciente registran los movimientos musculares de su muñón y envían señales al pie protésico que hacen que se mueva como él siente que se está moviendo.

Al mismo tiempo, el pie devuelve impulsos eléctricos al muñón sobre la fuerza que se está ejerciendo, lo que permite al paciente ajustar la fuerza que está ejerciendo.

«Lo que hace único a Jim frente a otros es que, cuando piensa en mover su miembro fantasma, siente como si éste se moviera como él quiere que se mueva», dijo Clites.

Ewing pudo sentir la sensación tan pronto como el pie robótico estuvo conectado y puesto a punto. «Enseguida empecé a usarlo como si fuera mi propio pie», dijo a STAT, sin tener que volver a entrenar su cerebro para conseguir los movimientos deseados.

«Oh, vaya, hay algo ahí», recordó que pensó. «Está respondiendo. Sentí como si mi pie hubiera vuelto».

«No soy una persona propensa a las emociones dramáticas», añadió, «pero más tarde, cuando conducía a casa, sentí un fuerte deseo de volver a conectarme con él. Como: ‘Quiero tener esa cosa puesta de nuevo y sentir que tengo mi pie de vuelta'»

Ewing, un ingeniero de Falmouth (Maine), estaba tan concentrado en la «monumental» decisión de amputarse o no la pierna que someterse al novedoso procedimiento fue casi una idea de último momento. No podía estar seguro de que la operación funcionara, de que eliminara el dolor insoportable que le hacía tomar cada vez más pastillas para el dolor. ¿Y si empeoraba aún más el dolor?

«No es reversible, no se puede volver a poner», dijo. «Esa es la parte que da miedo»

Pero el 19 de julio de 2016, un año y medio después de su caída, siguió adelante con la amputación: «Sabía que no podía seguir por la vida con lo que tenía», dijo.

Ahora, dos años después, su dolor ha disminuido en gran medida, aunque dijo que todavía siente «ruido nervioso», un «pequeño hormigueo constante en el pie fantasma». No le frena. Desde la operación, ha ido a esquiar y a bucear. Corre y hace senderismo con una prótesis de fibra de carbono y, prácticamente todos los fines de semana, va a escalar. «Realmente no hay ninguna actividad en la que tenga que decir: ‘Oh, no puedo hacer eso debido a mi miembro lesionado'»

La cirugía de amputación estándar sigue estancada en el siglo XIX: No ha cambiado mucho desde los días de la Guerra Civil, cuando la anestesia era todavía rudimentaria y lo que más importaba era la rapidez y mantener a los pacientes con vida.

Mientras tanto, las prótesis de extremidades han mejorado drásticamente en la última década más o menos, impulsadas en gran medida por la necesidad de ayudar a los miles de miembros del servicio estadounidense que han regresado de las guerras en Afganistán e Irak con las piernas destrozadas. El Ejército de Estados Unidos ayudó a financiar la investigación descrita en el nuevo documento, junto con los Consorcios del Laboratorio de Medios del MIT, Google y el Centro Gillian Reny Stepping Strong para la Innovación en Trauma, creado por la familia de un superviviente del atentado del maratón de Boston.

«Las tecnologías han madurado hasta el punto de que podemos empezar a tener la conversación sobre cómo tienen que cambiar las amputaciones» para aprovechar al máximo las características de las prótesis avanzadas, dijo Marasco, de la Clínica Cleveland. «Esa es una pieza realmente emocionante de esto .»

Marasco informó recientemente de la restauración de la sensación de movimiento de la mano en tres pacientes con amputaciones de las extremidades superiores. Al hacer vibrar los músculos del brazo residual de los pacientes mientras su mano protésica se movía, el equipo de Marasco engañó al cerebro haciéndole creer que estaba sintiendo el movimiento de la mano. Los pacientes controlaron mejor su agarre y, al igual que Ewing, afirmaron que su miembro biónico se sentía más como el suyo propio.

Clites dijo que el método de su equipo es el único que se basa en que los músculos y los nervios hagan lo que hacen de forma natural. (Ha solicitado una patente con Herr y Carty, que ya tienen una patente conceptual sobre el procedimiento.)

«Todos los demás que están trabajando en este espacio intentan construir un sistema robótico que funcione en un muñón que francamente está roto», dijo Clites. «En lugar de hacer eso, estamos entrando y rediseñando el cuerpo físico del paciente para que esté optimizado para interactuar con el miembro protésico».

Una tarde a principios del año pasado, después de ver a Ewing subir escaleras con éxito con la pierna robótica, Herr se sentó en una sala de conferencias del MIT y reflexionó sobre lo que había visto. «Cuando diseñamos y construimos martillos y los cogemos y clavamos, es una herramienta», dijo. «Está separada de nuestros cuerpos. Es algo que utilizamos. Pero no es una parte integral de uno mismo. Estamos entrando en una nueva era de interacción entre el ser humano y la tecnología».

Dijo que anhela esa sensación de propiedad, lo que llama «personificación», y admitió sentir «envidia» por Ewing. «Pero ya llegará el momento», añadió.

De hecho, el año pasado, el laboratorio de Herr publicó un artículo en el que se describía cómo el nuevo enfoque de la amputación podría aplicarse a personas que, como Herr, ya se han sometido al procedimiento estándar.

Carty ya está planeando empezar a realizar una versión de la amputación de Ewing por encima de la rodilla, con el primer paciente programado para ser operado en junio y dos más probablemente en otoño.

Estos pacientes formarán parte del ensayo clínico más amplio en curso, financiado con 3 millones de dólares del Departamento de Defensa. El ensayo incluirá finalmente entre 16 y 20 pacientes, dijo Carty. Se suponía que iba a durar cuatro años, pero el reclutamiento ha ido mucho más rápido de lo previsto, impulsado por el boca a boca. Carty ha realizado hasta ahora nueve de las amputaciones.

Hace dos años, Ewing entró cojeando en el Hospital Faulkner de Brigham and Women para la primera. A principios de este mes, volvió, esta vez caminando con confianza por el pasillo con una pierna biónica, cuyo pequeño motor eléctrico zumbaba a cada paso. Estaba allí para visitar a una mujer de 20 años que estaba a punto de someterse a la intervención de amputación que llevaba su nombre.

Al doblar la esquina del área preoperatoria, la paciente número 9 le esperaba ansiosa. «Hola, Jim», dijo ella.

«¿Has oído mis partes?», preguntó él.

Entonces se abrazaron.