Estas investigaciones pueden ser puntos de partida para el desarrollo de tecnologías de neuroprótesis y de rehabilitación para restaurar la función motora de la mano.
En el ámbito de la neurociencia y la ingeniería biomédica, la precisa modelación de los complejos movimientos de la mano humana ha representado un desafío importante. Los modelos existentes a menudo no logran reflejar adecuadamente la interacción entre los impulsos motores del cerebro y las acciones de los músculos y tendones.
Por lo mismo, esta investigación dirigida por el profesor de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Alexander Mathis ha sido tan innovadora debido a que no solo construyen modelos de la mano, también están en el proceso de descubrir la mecánica fundamental de cómo el cerebro y los músculos trabajan juntos, debido a la naturaleza y eficacia del proyecto los llevó a participar en la conferencia NeurIPS en 2022 para luego ganar el MyoChallenge.
¿Cómo fue el proceso de creación del modelo de neuroprótesis?
El desafío NeurIPS de Meta impulsó al equipo de la EPFL a explorar un nuevo enfoque en el aprendizaje por refuerzo. Su objetivo era desarrollar una inteligencia artificial capaz de manipular dos bolas de Baoding o también conocidas esferas chinas, cada una controlada por 39 músculos, de manera coordinada.
Aunque la tarea parece sencilla, replicar virtualmente estos movimientos es extremadamente complejo debido a la dinámica de la sincronización muscular y el equilibrio requerido, a pesar de tener una competencia significativa, su modelo de inteligencia artificial alcanzó una tasa de éxito del 100 % en la primera etapa de la competencia, superando al rival más cercano.
Durante la segunda etapa, el modelo se destacó por su fortaleza al realizar acciones mecánicas más desafiantes y ganar nuevamente a su competidor. El equipo investigador informa que después de 32 etapas y casi 400 horas de entrenamiento, lograron entrenar con éxito una red neuronal para controlar con precisión un modelo realista de la mano humana.
Impacto de su potencial implementación en la ciencia
Para la neurociencia, puede significar un giro científico importante e informativo sobre el papel que desempeña el cerebro a la hora de determinar cómo se aprende a dominar nuevas tareas a los primitivos motores. Así como el desarrollo de tecnologías de neuroprótesis y de rehabilitación destinadas a restaurar la función de la mano para quienes han perdido alguna extremidad o han sufrido parálisis.
Esta interacción entre el cerebro y la manipulación muscular indica lo difícil que puede ser construir máquinas y prótesis que realmente imiten el movimiento humano.
Uno de los investigadores señaló que aún se requieren algunas variables para perfeccionar el proyecto, lo que significa que el trabajo continúa. Es fundamental profundizar en la comprensión del movimiento de los dedos y el control motor de agarre para avanzar en el desarrollo del prototipo. Reconocen la importancia de conectar la prótesis con el sistema nervioso, por lo cual esta investigación proporciona una base científica sólida para ese objetivo.
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