Considere por um momento a confusão de julgamentos e ajustes inconscientes que você faz toda vez que sua mão alcança um objeto - digamos, um grande gole de água. Olhos, músculos, o cérebro e os dígitos coordenam-se com velocidade e sutileza excelentes para garantir que a xícara seja alcançada, agarrado ao redor do meio, segurado suavemente, mas com firmeza, e puxado - ereto e em um ritmo que não fará ondas - para sua boca.

Agora imagine realizar essa tarefa cotidiana com uma mão protética, ou uma interrupção no fluxo de sinais entre a mão e o cérebro. Mesmo com os meios mecânicos para segurar um copo, agarrá-lo exigirá supervisão visual constante e muitos cálculos difíceis. Sem todo aquele feedback tátil de seus músculos e dedos, erros, provavelmente haverá frustração e uma sensação de perda.

Com isso em mente, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Lerner da Cleveland Clinic perguntaram como, na verdade, eles poderiam melhorar a experiência do usuário para amputados com próteses de mão.

A resposta deles foi tão simples na teoria quanto complexa na execução:Para sentir-se no comando completo de um apêndice artificial, eles encontraram, o usuário de uma prótese pode precisar apenas de um pequeno toque.

Paul Marasco da Cleveland Clinic e seus colegas desenvolveram um sistema robótico que, com cada movimento de uma mão artificial, entregaria vibrações aos músculos do braço de um usuário que controlava aquela mão.

A localização e a intensidade dessas vibrações criavam para os amputados uma ilusória sensação "cinestésica" de que estavam movendo suas próprias mãos. Os sujeitos do estudo aprenderam em minutos a usar o feedback vibratório para mover com mais habilidade sua mão mecânica, para sentir melhor sua posição no espaço, e para apertar e afrouxar o aperto em objetos conforme necessário.

Em alguns casos, sem olhos necessários. Assim que obtiveram o sistema de vibrações de feedback, os participantes foram capazes de realizar uma ampla variedade de movimentos com os olhos vendados.

"Estabelecer um senso de agência para esses dispositivos ajudará os amputados a se sentirem intrinsecamente no controle de seus membros artificiais, um aspecto fundamental da aceitação do usuário, “Marasco e seus colegas relataram quarta-feira no jornal Ciência, Medicina Translacional .

No futuro próximo, os autores escreveram, esta abordagem pode inspirar wearable ou outros sistemas de feedback que podem permitir que amputados guiem e controlem seus membros protéticos intuitivamente, restaurando o luxo do movimento inconsciente.

Dar aos usuários uma maior sensação de que eles são os instigadores do movimento se tornará mais importante à medida que a tecnologia de próteses de membros avança, os autores escreveram. Embora muitos desses membros artificiais sejam capazes de movimentos independentes, é improvável que os usuários os aceitem se não se sentirem como extensões naturais de seu desejo de se mudar.

Para criar um menu de vibrações que sinalizaria 22 movimentos separados da mão, os pesquisadores trabalharam amplamente com seis participantes que tiveram um braço amputado. Todos foram submetidos a reinervação nervosa direcionada, um procedimento que permite o estabelecimento de uma ligação entre o cérebro e a máquina, redirecionando os nervos amputados para os músculos restantes.

Com uma unidade de vibração portátil, eles emitiram um leve zumbido (entre 70 e 110 hertz funcionou melhor) aos músculos na parte superior do braço - o bíceps, tríceps, músculos braquial e peitoral - que permaneceram intactos. Usando a mão intacta do lado oposto, os participantes relataram qual movimento complexo eles mais associaram ao zumbido que sentiram.

Os pesquisadores também trabalharam com voluntários saudáveis ​​para mapear o sistema de feedbacks mais eficaz. Algumas das conexões entre vibração e movimentos das mãos pareciam diferir pouco de pessoa para pessoa. Os pesquisadores descobriram que certos pontos de vibração costumavam provocar o aperto do cilindro (ou o fechamento do punho), a empunhadura do tripé (na qual o polegar, dedo indicador e dedo médio se juntam) e a clássica pinça fina do polegar e do dedo indicador. As combinações de vibrações de feedback provocaram alguns outros movimentos manuais.

"Na verdade, somos capazes de usar a ilusão perceptual de movimento para fornecer aos amputados a sensação de que suas mãos estão se movendo de maneiras muito complexas e naturalistas, "Disse Marasco.

Embora possa ajudar primeiro os amputados que usam membros protéticos, a abordagem que sua equipe usou pode algum dia ajudar os pacientes cujos movimentos foram prejudicados por acidente vascular cerebral, distúrbio do movimento ou lesão da medula espinhal, ele disse.

A equipe de pesquisa já está explorando maneiras de expandir essas técnicas para pacientes que perderam uma perna. E eles estão trabalhando para empacotar o sistema em uma prótese que permitiria aos pacientes operarem o sistema diariamente.

Silvestro Micera do Instituto de BioRobótica de Pisa, Itália, também liderou uma equipe de pesquisadores com o objetivo de restaurar o ciclo de feedback que permitiria um movimento mais suave dos membros protéticos. O próximo desafio de times como o dele e do Marasco, disse Micera, "será usar esse feedback proprioceptivo durante tarefas reais de preensão funcional e em combinação com a sensação tátil."

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