Ya sea que un bebé toque las puntas de sus pies, o alguien alcance un lápiz que rueda fuera de nuestro alcance en la mesa de trabajo. Tomar objetos con nuestras manos es instinto humano básico. Investigadores del Laboratorio de Control de Movimiento Neural de la Universidad Estatal de Arizona están descubriendo que esta simple tarea no es tan simple. De hecho, la acción de agarre es el paso final en una serie de procesos complejos que comprenden nuestro sentido del tacto. Las ineficiencias o interrupciones de cualquier enlace en esta cadena de procesos afectarán directamente nuestra capacidad de usar nuestras manos. Esto hace que la investigación en el campo de control motriz neuronal sea la base del avance en tecnologías y tratamientos de rehabilitación. Los Sensores de Fuerza/Torque multieje de ATI ayudan a los investigadores a analizar el sentido del tacto humano al proporcionar retroalimentación, en tiempo real, a medida que se produce el proceso.
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Qiushi Fu estudia los procesos senso-motores en el Laboratorio de Control Neuronal del Movimiento. La investigación del laboratorio se enfoca en la mano como un modelo para comprender el aprendizaje y control motriz. Los experimentos de Fu se centran en el sentido del tacto humano. Utiliza los Sensores F / T más pequeños de ATI para profundizar en la retroalimentación sensorial (la comunicación entre el cerebro y los músculos de la mano), durante los ensayos de agarre y manipulación.
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Cuando buscamos un objeto, nuestro cerebro primero recopila información del entorno y hace referencias cruzadas a situaciones similares del pasado. Utilizando señales visuales y recuerdos, podemos estimar la cantidad de fuerza de elevación y fuerza de agarre necesaria para manipular el objeto sin dejarlo caer o aplastarlo. Una vez que lo tenemos en la mano, nuestro cerebro continúa recibiendo información del proceso de captación. Esto nos permite hacer ajustes en nuestro agarre y posición de la mano mientras realizamos la tarea. Todo esto sucede instantáneamente, en nuestro subconsciente. A través del ensayo y error, aprendemos a perfeccionar este movimiento común y funcional. Cuanto más alcanzamos y captamos, mayor es nuestro campo de referencia, y mejor podemos estimar las fuerzas necesarias para manipular objetos. Dado que es algo que hacemos casi todos los días, desarrollamos la habilidad.
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¿Qué pasaría si perdemos nuestro sentido del tacto? ¿Qué pasaría si no pudiéramos depender de nuestra coordinación mano-ojo para manipular objetos? ¿Podríamos prepararnos el desayuno o vestirnos por la mañana? ¿Podríamos conducir al trabajo? ¿Podríamos trabajar en absoluto?
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Qiushi Fu ha ideado muchos experimentos diferentes para investigar cómo el cerebro controla las fuerzas de los dedos durante el agarre y la manipulación. Fu dice: "El resultado podría permitirnos evaluar el impacto de los trastornos neurológicos en el control de la mano y ayudar al proceso de rehabilitación neuronal [sic]".
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En los experimentos de Fu, los Sensores F/T de ATI están encerrados dentro de un objeto. El sujeto manipula el objeto mientras los sensores proporcionan datos de realimentación de fuerza instantánea de seis ejes (fuerzas Fx, Fy, Fz y torsiones Tx, Ty y Tz). Los sensores también informan el centro de presión de cada dedo y capturan la respuesta al cerebro. Mediante la ingeniería inversa del proceso con la ayuda de Sensores F/T, Fu obtiene una visión mucho más completa del proceso de manipulación, de principio a fin. Fu explica: "Esta información nos dirá la velocidad de respuesta, el papel de la retroalimentación sensorial, así como otras medidas fisiológicas".
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Estos experimentos están enfocados a medir y registrar datos de una situación en la "vida real". Asegurar que los sensores no afecten la elección del sujeto de cómo manipular los objetos es una alta prioridad. Los Sensores F/T más pequeños de ATI, Nano17 y Nano25 (17 mm y 25 mm de diámetro, respectivamente), son fáciles de ocultar dentro del objeto de prueba. Esto maximiza la superficie de agarre y garantiza que el sujeto tenga completa libertad para elegir cómo manipular los objetos.
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Fu eligió los Sensores F/T de ATI en parte por el tamaño compacto, pero también por su calidad superior. Él dice: "Los Sensores F/T de ATI proporcionan una precisión, robustez y sensibilidad excelentes a nuestra investigación". El diseño de los Sensores F/T es ideal para detectar los cambios sutiles en las fuerzas de los dedos durante las pruebas de Fu. Los extensímetros de silicio dentro del cuerpo del transductor F/T actúan como amplificadores de señal y cancelan la distorsión del ruido. Las mediciones precisas realizadas por el Sensor F/T de ATI conducen a datos de alta calidad, lo que le da a Fu y a su equipo aún más confianza en sus hallazgos.
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Nuestro sentido del tacto nos permite usar las manos de manera más eficiente que cualquier otra especie. Hemos aprendido que el cerebro, los músculos de la mano y los dedos desempeñan un papel integral. Si alguna de estas piezas no funciona correctamente, nuestro sentido del tacto y, por lo tanto, nuestra capacidad de usar nuestras manos, se verá comprometido. Afortunadamente, los investigadores de control neuronal como Quishi Fu contribuirán al desarrollo de soluciones de asistencia robótica para restaurar la movilidad de los pacientes y, en algunos casos, su independencia.
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A medida que la población envejece, la cantidad de personas que viven con problemas de salud debilitantes seguirá aumentando. Para pacientes con control motor reducido causado por trastornos neurológicos, lesiones traumáticas, apoplejía u otra enfermedad, las soluciones de asistencia robótica brindan esperanza para una mejor calidad de vida. En ATI estamos orgullosos de ser parte de la investigación de control neuronal en la Universidad Estatal de Arizona.
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¡Para obtener más información, visite el Laboratorio de Control Neuronal del Movimiento en la página web de ASU!
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