Los especialistas de la American Johns Hopkins University han
desarrollado un recubrimiento especializado para prótesis biónicas. Este recubrimiento se llama "piel eléctrica" (e-dermis). Al igual que la piel real, reacciona activamente a factores externos. Cuando se aplica presión física al revestimiento, la "piel" envía una señal de dolor inicialmente a los nervios cubital y mediano, y luego a la corteza somatosensorial.
Como ya puede entender, la prótesis en sí está conectada al resto de la extremidad, en particular, al sistema nervioso. Es gracias a esto que la prótesis es capaz de formar sensaciones de dolor a las cuales una persona reacciona. Está claro que todo esto fue concebido no para hacer que una persona sienta dolor, sino con el objetivo de que el usuario de la prótesis pueda responder a situaciones que son potencialmente peligrosas para una extremidad artificial. Los resultados del estudio se
publican en la publicación Science Robotics.
En una situación normal, los llamados nociceptores son responsables de la formación y transmisión de una señal, que, en última instancia, hace que una persona sienta dolor. A veces se les llama receptores del dolor. Están ubicados en la capa externa de la piel. Cuando aparece un factor externo (químico, térmico o mecánico), la receta se activa, genera una señal que se transmite a la médula espinal y luego al cerebro. El recorrido de la señal es bastante largo, pasa inmediatamente a través de tres tipos de fibras nerviosas: Aβ-, Aδ- y C. El primer tipo de receptor es responsable de garantizar que una persona responda al peligro lo antes posible. Una señal de dolor aparece casi instantáneamente, lo que desencadena una reacción refleja y una persona, por ejemplo, retira su mano de una sartén caliente.
Curiosamente, los receptores pueden distinguir la señal de "peligro" de la advertencia habitual. Si este no fuera el caso, el cuerpo humano reaccionaría exactamente de la misma manera ante un corte de cuchillo o la presión ejercida por el borde de una regla de madera. Pero en el primer caso, reaccionamos bruscamente, en el segundo, generalmente no podemos prestar atención a un estímulo externo.
En general, el dolor es bueno para los humanos y los animales, porque deja en claro que algo va mal y evita el peligro, o al menos intenta hacerlo. Al darse cuenta de esto, los científicos y desarrolladores de prótesis biónicas han estado buscando durante mucho tiempo una forma de aprender a formar una sensación de tacto y dolor en diferentes partes de las extremidades artificiales. Esto, en particular, evita la destrucción de la prótesis en caso de una carga excesiva sobre ella.
Parece que fueron precisamente los especialistas de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins los que
avanzaron más en esta dirección. El líder del equipo es Luke Osborne. Un hombre de 29 años con ambos brazos amputados fue voluntario para la "prueba de dolor". Los científicos utilizaron los restos de terminaciones nerviosas para la electroestimulación cutánea
de los nervios cubital y mediano. La experiencia fue un éxito, porque los especialistas lograron formar ciertas sensaciones de dolor en el cuerpo del voluntario.
Él mismo habla de esto como hormigueo en lugares donde solían estar los dedos (recuerdo que ambas manos estaban amputadas). La intensidad de la sensación, como resultó, dependía de características del impulso como la duración y la frecuencia. La señal más efectiva y dolorosa fue con una frecuencia de 10 a 20 hercios. Para verificar los resultados del estudio, los científicos no solo se guiaron por las palabras de un hombre, sino que también verificaron la reacción de su cuerpo con la ayuda de un electroencefalograma.
En cuanto al recubrimiento, no es uniforme, sino que consta de varias capas de tela, caucho, una capa conductora y una capa que responde a los cambios de presión. Este recubrimiento no se aplicó a toda la prótesis, sino solo a los "dedos", el índice y el pulgar. Al final resultó que, a una presión de cierta fuerza, la señal alcanza un umbral que el cuerpo humano ya percibe (aproximadamente 250 kilopascales).
La presión máxima por unidad de área fue ejercida por objetos afilados. Con una fuerte compresión de tal objeto, el voluntario sintió dolor, y el "cepillo", es decir, la prótesis, se abrió automáticamente. Si el "cepillo" exprimía objetos con bordes redondeados, el voluntario no sentía dolor.
Hasta ahora, el cuero artificial responde solo a un factor mecánico, pero en el futuro cercano, los expertos esperan crear sistemas más avanzados que puedan sentir los efectos químicos y térmicos. Hasta donde se puede juzgar, el futuro está cerca.