Estos microdedos hápticos hacen cosquillas en los dedos de los bichos

Como entendió Verne, la Guerra Civil de EE.UU. (durante la cual
60.000 amputaciones se realizaron) inauguró la era de las prótesis modernas en los Estados Unidos, gracias a la financiación federal y a una ola de patentes de diseño presentadas por protésicos emprendedores. Las dos Guerras Mundiales solidificaron la industria protésica con fines de lucro tanto en los Estados Unidos como en Europa Occidental, y la actual Guerra contra el Terror ayudó a catapultarla a un US $ 6 mil millones de dólares industria en todo el mundo. Sin embargo, esta inversión reciente no es el resultado de un número desproporcionadamente grande de amputaciones en conflictos militares: alrededor de 1.500 soldados estadounidenses y 300 soldados británicos extremidades perdidas en Irak y Afganistán. La pérdida de extremidades en la población general empequeñece esas cifras. Solo en los Estados Unidos, más de 2 millones de personas viven con pérdida de extremidades, y 185 000 personas reciben amputaciones cada año. Un subconjunto mucho más pequeño, entre 1500 y 4500 niños cada año, nace con diferencias o ausencias en las extremidades, incluido yo mismo.

Hoy en día, las personas que diseñan prótesis tienden a ser ingenieros bien intencionados en lugar de amputados. Los muñones carnosos del mundo actúan como depósitos de los sueños de estos diseñadores de un futuro sobrehumano de alta tecnología. Lo sé porque a lo largo de mi vida he estado equipado con algunos de los más
dispositivos protésicos de última generación en el mercado. Después de nacer sin mi antebrazo izquierdo, fui una de las primeras cohortes de bebés en los Estados Unidos a los que se les colocó una mano protésica mioeléctrica, un dispositivo electrónico controlado por los músculos del usuario que se tensan contra los sensores dentro del encaje protésico. Desde entonces, me he puesto una variedad de manos protésicas, cada una de ellas esforzándose por lograr la fidelidad perfecta de la mano humana, a veces a costa de la estética, a veces a costa de la funcionalidad, pero siempre diseñadas para imitar y reemplazar lo que faltaba.

A lo largo de mi vida, las manos mioeléctricas han evolucionado desde construcciones similares a garras hasta facsímiles anatómicamente precisos, programables y de agarre múltiple de la mano humana, la mayoría con un costo de decenas de miles de dólares. Los reporteros no se cansan de estas manos «biónicas» sofisticadas y de agarre múltiple con pieles de silicona realistas y movimientos orgánicos, la promesa tácita es que la discapacidad pronto desaparecerá y cualquier miembro u órgano perdido será reemplazado por una réplica igualmente capaz. La innovación en manos protésicas se trata como una competencia de alto riesgo para ver qué es tecnológicamente posible. Tyler Hayes, CEO de la startup de prótesis
Extremidades del átomoponlo de esta manera en un Vídeo de WeFunder eso ayudó a recaudar $ 7.2 millones de los inversionistas: «Cada viaje a la luna en la historia ha comenzado con una buena cantidad de locura, desde electricidad hasta viajes espaciales, y Atom Limbs no es diferente».

Estamos atrapados en una carrera armamentista de manos biónicas. Pero, ¿estamos progresando realmente? Es hora de preguntarse para quién son realmente las prótesis y qué esperamos que realmente logren. Cada nueva mano biónica de agarre múltiple tiende a ser más sofisticada pero también más costosa que la anterior y es menos probable que esté cubierta (incluso en parte) por un seguro. Y como concluye una investigación reciente, los dispositivos protésicos mucho más simples y mucho menos costosos pueden realizar muchas tareas igualmente bien, y las elegantes manos biónicas, a pesar de todas sus opciones electrónicas, rara vez se usan para agarrar.

Dos fotografías una al lado de la otra de la autora, primero levantando una pesa rusa del suelo y luego extendiéndola frente a ella.  La pesa rusa está sujeta por una garra de metal que parece diseñada para ese propósito. Los brazos de actividad, como este fabricado por la firma de prótesis Arm Dynamics, son menos costosos y más duraderos que las prótesis biónicas. El accesorio de la empresa de dispositivos protésicos Texas Assistive Devices está clasificado para pesos muy pesados, lo que permite a la autora realizar ejercicios que serían riesgosos o imposibles con su brazo bebiónico mucho más costoso.Gabriela Hasbún; Maquillaje: Maria Nguyen para cosméticos MAC; Pelo: Joan Laqui para Living Proof

Función o Forma

En las últimas décadas, el enfoque abrumador de la investigación y el desarrollo de nuevas manos artificiales se ha centrado en perfeccionar diferentes tipos de agarre. Muchas de las manos más caras del mercado se diferencian por la cantidad y variedad de agarres prensiles seleccionables. Mi propio favorito de los medios de comunicación, el bebionic de Ottobock, que recibí en 2018, tiene un agarre de poder en forma de puño, agarres de pellizco y un modo muy específico con el pulgar sobre el dedo índice para entregar cortésmente una tarjeta de crédito. Mi mano mioeléctrica del siglo XXI parecía notable, hasta que intenté usarla para algunas tareas de rutina, donde resultó ser
más engorroso y lento que si simplemente lo hubiera dejado en el sofá. No podría usarlo para cerrar una puerta, por ejemplo, una tarea que puedo hacer con mi muñón. Y sin la adición extremadamente costosa de una muñeca eléctrica, no podría verter avena de una olla en un tazón. Realización de tareas la forma biónica geniala pesar de que imitaba tener dos manos, obviamente no era mejor que hacer las cosas a mi manera, a veces con la ayuda de mis piernas y pies.

Cuando hablé por primera vez con
Agujas publicitarias, profesor de robótica y aprendizaje automático en el Imperial College de Londres, era tarde en la noche en su oficina, pero todavía estaba entusiasmado con las manos robóticas, el foco actual de su investigación. Spiers dice que la mano robótica antropomórfica es ineludible, desde la realidad de las prótesis actuales hasta la fantasía de la ciencia ficción y el anime. “En una de mis primeras conferencias aquí, mostré clips de películas y dibujos animados y cómo los cineastas geniales hacen que se vean las manos de los robots”, dice Spiers. “En el anime Gundam, hay tantos primeros planos de gigantescas manos robóticas agarrando cosas como armas masivas. Pero, ¿por qué tiene que ser una mano humana? ¿Por qué el robot no tiene una pistola como mano?

Es hora de preguntarse para quién son realmente las prótesis y qué esperamos que realmente logren.

Spiers cree que los desarrolladores de prótesis están demasiado atrapados en la forma sobre la función. Pero ha hablado con suficientes de ellos para saber que no comparten su punto de vista: «Tengo la sensación de que a la gente le encanta la idea de que los humanos sean geniales, y que las manos son lo que los hace únicos». Casi cada departamento universitario de robótica que Spiers visita tiene una mano robótica antropomórfica en desarrollo. «Así es como se ve el futuro», dice, y suena un poco exasperado. «Pero a menudo hay mejores maneras».

La gran mayoría de las personas que usan una prótesis son amputados unilaterales (personas con amputaciones que afectan solo un lado del cuerpo) y prácticamente siempre usan su mano «carnosa» dominante para tareas delicadas como levantar una taza. Tanto los amputados unilaterales como bilaterales también obtienen ayuda de sus torsos, pies y otros objetos en su entorno; rara vez las tareas son realizadas solo por una prótesis. Y, sin embargo, las evaluaciones clínicas comunes para determinar el éxito de una prótesis se basan en usar solo la prótesis, sin la ayuda de otras partes del cuerpo. Tales evaluaciones parecen diseñadas para demostrar lo que puede hacer la mano protésica en lugar de determinar qué tan útil es realmente en la vida diaria de su usuario. Las personas con discapacidad todavía no son los árbitros de los estándares protésicos; todavía no estamos en el corazón del diseño.

Dos fotografías en blanco y negro.  A la izquierda, una enfermera observa a un hombre que levanta objetos pequeños con un Hosmer Hook, una prótesis de brazo con un gancho curvo dividido que se puede abrir y cerrar con el movimiento del hombro.  A la derecha, un trabajador con un accesorio de martillo en lugar de una mano protésica clava un clavo en un trozo de madera.El gancho de Hosmer [left], diseñado originalmente en 1920, es el dispositivo terminal con un diseño alimentado por el cuerpo que todavía se usa en la actualidad. Un accesorio de martillo [right] puede ser más eficaz que un accesorio de agarre al martillar clavos en la madera.Izquierda: John Prieto/The Denver Post/Getty Images; Derecha: Colección Hulton-Deutsch/Corbis/Getty Images

Prótesis en el mundo real

Para saber cómo viven los usuarios de prótesis con sus dispositivos,
Spires dirigió un estudio que usó cámaras colocadas en las cabezas de los participantes para registrar las acciones diarias de ocho personas con amputaciones unilaterales o diferencias congénitas en las extremidades. El estudio, publicado el año pasado en Transacciones IEEE sobre robótica médica y biónica, incluía varias variedades de manos mioeléctricas, así como sistemas impulsados ​​por el cuerpo, que usan movimientos del hombro, el pecho y la parte superior del brazo transferidos a través de un cable para operar mecánicamente una pinza en el extremo de una prótesis. La investigación se llevó a cabo mientras Spires era científico investigador en la Universidad de Yale. Laboratorio GRABencabezado por aarón dólar. En Además de Dollar, trabajó en estrecha colaboración con la estudiante de posgrado Jillian Cochran, coautora del estudio.

Al ver imágenes en bruto del estudio, sentí tristeza y camaradería con los usuarios de prótesis anónimos. Los clips muestran la torpeza, los errores de cálculo y las caídas accidentales que son familiares incluso para los usuarios de manos protésicas con mucha experiencia. A menudo, la prótesis simplemente ayuda a sujetar un objeto contra el cuerpo para que lo maneje con la otra mano. También fue evidente cuánto tiempo dedicaron las personas a preparar sus prótesis mioeléctricas para realizar una tarea; con frecuencia, se necesitaban varios segundos adicionales para rotar manual o electrónicamente las muñecas de sus dispositivos, alinear el objeto para agarrarlo correctamente y resolver el problema. enfoque de agarre. El participante que colgó una botella de spray desinfectante en su mano «gancho» mientras limpiaba el mostrador de la cocina parecía ser el que tenía todo resuelto.

En el estudio, los dispositivos protésicos se usaron en promedio solo en el 19 por ciento de todas las manipulaciones registradas. En general, las prótesis se emplearon principalmente en acciones no prensiles, con la otra mano «intacta» haciendo la mayor parte del agarre. El estudio destacó grandes diferencias en el uso entre aquellos con prótesis no eléctricas impulsadas por el cuerpo y aquellos con prótesis mioeléctricas. Para los usuarios de prótesis impulsadas por el cuerpo cuya amputación estaba por debajo del codo, casi el 80 por ciento del uso de prótesis fue un movimiento sin agarre: empujar, presionar, tirar, colgar y estabilizar. Para los usuarios mioeléctricos, el dispositivo se usó para agarrar solo el 40 por ciento del tiempo.

Lo que es más revelador, los usuarios de energía corporal con pinzas no eléctricas o ganchos divididos dedicaron mucho menos tiempo a realizar tareas que los usuarios con dispositivos protésicos más complejos. Spires y su equipo notaron la fluidez y la velocidad con la que los primeros realizaban las tareas en sus hogares. Pudieron usar sus manos artificiales casi instantáneamente e incluso experimentar una retroalimentación háptica directa a través del cable que impulsa dichos sistemas. La investigación también reveló poca diferencia en el uso entre los dispositivos mioeléctricos de un solo agarre y las manos mioeléctricas multiarticuladas y de agarre múltiple más sofisticadas, excepto que los usuarios tendían a evitar colgar objetos de sus manos de agarre múltiple, aparentemente por miedo a romperlos.

“Tuvimos la sensación de que las personas con manos mioeléctricas de agarre múltiple eran bastante vacilantes acerca de su uso†, dice Spiers. No es de extrañar, ya que la mayoría de las manos mioeléctricas cuestan más de $20,000, rara vez cuentan con la aprobación del seguro, requieren apoyo profesional frecuente para cambiar los patrones de agarre y otras configuraciones, y tienen procesos de reparación costosos y prolongados. A medida que las tecnologías protésicas se vuelven más complejas y propietarias, la capacidad de servicio a largo plazo es una preocupación cada vez mayor. Idealmente, el usuario debería poder reparar fácilmente el dispositivo. Y, sin embargo, algunas nuevas empresas de prótesis están lanzando un modelo de suscripción, en el que los usuarios continúan pagando por el acceso a reparaciones y soporte.

A pesar de las conclusiones de su estudio, Spiers dice que la gran mayoría de la investigación y desarrollo de prótesis sigue enfocada en refinar los modos de agarre de las costosas manos biónicas de alta tecnología. Incluso más allá de las prótesis, dice, los estudios de manipulación en la investigación de primates no humanos y la robótica se preocupan abrumadoramente por agarrar: «Todo lo que no es agarrar simplemente se tira».

Una cuadrícula de seis fotografías que muestran accesorios protésicos especializados que se utilizan para jugar al billar, nadar, tocar un tambor, sostener una pelota de voleibol, pescar y lanzar una pelota de baloncesto.TRS fabrica una amplia variedad de accesorios protésicos impulsados ​​por el cuerpo para diferentes pasatiempos y deportes. Cada archivo adjunto está especializado para una tarea en particular y se pueden intercambiar fácilmente para una variedad de actividades. Fillauer TRS

Aferrarse a la historia

Si hemos decidido que lo que nos hace humanos son nuestras manos, y que lo que hace que la mano sea única es su capacidad para agarrar, entonces el único modelo protésico que tenemos es el que se adjunta a las muñecas de la mayoría de las personas. Sin embargo, la búsqueda de la máxima comprensión de cinco dígitos no es necesariamente el siguiente paso lógico. De hecho, la historia sugiere que las personas no siempre han estado obsesionadas con recrear a la perfección la mano humana.

Como se relata en la colección de ensayos de 2001
Escritura en las manos: memoria y conocimiento en la Europa moderna temprana, las ideas sobre la mano evolucionaron a lo largo de los siglos. “El alma es como la mano; porque la mano es el instrumento de los instrumentos”, escribió Aristóteles en De Anima. Él razonó que la humanidad fue dotada deliberadamente con la mano ágil y prensil porque solo nuestros cerebros excepcionalmente inteligentes podrían hacer uso de ella, no como un mero utensilio sino como una herramienta para aprehensióno “agarrando†el mundo, literal y figurativamente.

Más de 1000 años después, las ideas de Aristóteles resonaron entre los artistas y pensadores del Renacimiento. Para Leonardo da Vinci, la mano era el mediador del cerebro con el mundo, y se esforzó excepcionalmente en sus disecciones e ilustraciones de la mano humana para comprender sus componentes principales. Sus minuciosos estudios de los tendones y músculos del antebrazo y de la mano lo llevaron a concluir que “aunque el ingenio humano hace varios inventos… nunca descubrirá inventos más bellos, más adecuados o más directos que la naturaleza, porque en sus inventos nada es falta y nada es superfluo.â€

Las ilustraciones de Da Vinci precipitaron una ola de interés en la anatomía humana. Sin embargo, a pesar de toda la estudiada interpretación de la mano humana por parte de los maestros europeos, la mano se consideró más como una inspiración que como un objeto para ser replicado por simples mortales. De hecho, se aceptaba ampliamente que las complejidades de la mano humana evidenciaban un diseño divino. Ninguna máquina, declaró el filósofo cristiano William Paley, es “más artificial, o más evidentemente artificial” que los flexores de la mano, lo que sugiere un diseño deliberado de Dios.

Evidentemente, realizar tareas de forma biónica, a pesar de que imitaba tener dos manos, no era mejor que hacer las cosas a mi manera, a veces con la ayuda de mis piernas y mis pies.

A mediados de 1700, con la Revolución Industrial en el norte global, comenzó a surgir una visión más mecanicista del mundo y la línea entre los seres vivos y las máquinas comenzó a desdibujarse. En su artículo de 2003 “
Wetware del siglo XVIII,†Jessica Riskin, profesor de historia en la Universidad de Stanford, escribe: «El período entre las décadas de 1730 y 1790 fue uno de simulación, en el que los mecánicos intentaron seriamente cerrar la brecha entre la maquinaria animada y artificial». Este período vio cambios significativos en el diseño de miembros protésicos. Mientras que las prótesis mecánicas del siglo XVI estaban sobrecargadas con hierro y resortes, una prótesis impulsada por el cuerpo de 1732 usó un sistema de poleas para flexionar una mano hecha de cobre liviano. A fines del siglo XVIII, el metal estaba siendo reemplazado por cuero, pergamino y corcho, materiales más suaves que imitaban la materia de la vida.

El tecno-optimismo de principios del siglo XX provocó otro cambio en el diseño de prótesis, dice
Lobo Schweitzer, patólogo forense del Instituto de Medicina Forense de Zúrich y amputado. Posee una amplia variedad de brazos protésicos contemporáneos y tiene la experiencia necesaria para probarlos. Señala que se han tallado y forjado manos protésicas anatómicamente correctas durante la mayor parte de los 2000 años. Y sin embargo, dice, el anzuelo dividido accionado por el cuerpo del siglo XX es «más moderno», su diseño está más dispuesto a romper el molde de la mano humana.

«El brazo impulsado por el cuerpo, en términos de su simbolismo, (aún) expresa el simbolismo hombre-máquina de una sociedad industrial de la década de 1920».
escribe Schweitzer en su blog sobre prótesis de brazo, «cuando el hombre iba a funcionar como una rueda dentada en las líneas de producción o en la agricultura». En el diseño original de la década de 1920 del Hosmer Hook, se colocó un lazo dentro del gancho solo para atarse los zapatos y otro solo para sujetar cigarrillos. Esos diseños, me dijo Ad Spiers, eran «increíblemente funcionales, la función sobre la forma». Todas las piezas tenían un propósito específico”.

Schweitzer cree que a medida que disminuyó la necesidad de trabajo manual durante el siglo XX, las prótesis que funcionaban bien pero no eran naturalistas fueron eclipsadas por una nueva visión de alta tecnología del futuro: manos «biónicas». En 2006, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. lanzó Revolutionizing Prosthetics, una iniciativa de investigación para desarrollar la próxima generación de brazos protésicos con un control «casi natural». El programa de $100 millones produjo dos brazos protésicos multiarticulados (uno para investigación y otro que cuesta más de $50,000). Más importante aún, influyó en la creación de otras prótesis similares, estableciendo la mano biónica, como el militar lo imagino—como el santo grial en protesis. Hoy en día, la mano biónica de agarre múltiple es hegemónica, un símbolo de la totalidad del cyborg.

Y sin embargo, algunas prótesis los desarrolladores persiguen una visión diferente. TRS, con sede en Boulder, Colo., es uno de los pocos fabricantes de
aditamentos protésicos específicos para la actividad, que a menudo son más duraderas y económicamente más accesibles que las prótesis robóticas. Estos accesorios de plástico y silicona, que incluyen un dispositivo blando en forma de hongo para hacer flexiones, una abrazadera de trinquete para levantar pesos pesados ​​y una aleta cóncava para nadar, me han ayudado a experimentar la mayor funcionalidad que jamás haya obtenido de un brazo protésico. .

Tales prótesis de actividad de baja tecnología y prótesis impulsadas por el cuerpo funcionan asombrosamente bien, por una pequeña fracción del costo de las manos biónicas. No se ven ni actúan como manos humanas, y funcionan mucho mejor por ello. Según Schweitzer, las prótesis impulsadas por el cuerpo son
despedido regularmente por ingenieros como «arcanos» o burlonamente llamados «Capitán Garfio». Los futuros hombros y codos biónicos pueden marcar una gran diferencia en la vida de las personas a las que les falta una extremidad hasta el hombro, suponiendo que esos dispositivos puedan hacerse robustos y asequibles. Pero para Schweitzer y un gran porcentaje de usuarios insatisfechos con su prótesis mioeléctrica, la industria protésica todavía tiene que ofrecer algo fundamentalmente mejor o más barato que las prótesis impulsadas por el cuerpo.

Los avances que queremos

Las manos biónicas buscan hacer que las personas discapacitadas sean “completas†, para que participemos en un mundo que es culturalmente de dos manos. Pero es más importante que vivamos la vida que queremos, con acceso a las herramientas que necesitamos, que hacernos ver como todos los demás. Si bien muchas personas con diferentes extremidades han usado manos biónicas para interactuar con el mundo y expresarse, el esfuerzo de siglos para perfeccionar la mano biónica rara vez se centra en nuestras experiencias vividas y lo que queremos hacer en nuestras vidas.

Nos han prometido un gran avance en la tecnología protésica durante la mayor parte de los 100 años. Recuerdo el entusiasmo científico en torno a la carne cultivada en laboratorio, que parece a la vez un cambio explosivo y una señal de capitulación intelectual, en la que se pasa por alto el cambio político y cultural en favor de una solución tecnológica. Con el elenco de personajes en el mundo de las prótesis (médicos, compañías de seguros, ingenieros, protésicos y militares) desempeñando los mismos roles que han tenido durante décadas, es casi imposible producir algo verdaderamente revolucionario.

Mientras tanto, esta metafórica carrera hacia la luna es una misión que ha olvidado su preocupación original: ayudar a las personas discapacitadas a adquirir y utilizar las herramientas que desean. Hay prótesis económicas, accesibles y de baja tecnología que están disponibles en este momento y que necesitan inversiones en innovación para reducir aún más los costos y mejorar la funcionalidad. Y al menos en los Estados Unidos, hay un sistema de seguros que no funciona y que necesita reparación. Liberarnos de la carrera armamentista de manos biónicas puede abrir las posibilidades de diseños más funcionales que sean más útiles y asequibles, y podría ayudarnos a traer nuestras aspiraciones protésicas de vuelta a la tierra.

Este artículo aparece en la edición impresa de octubre de 2022.

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