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Así entrenan los deportistas europeos para las primeras olimpiadas biónicas

El próximo 8 de octubre se celebrará en Zúrich la primera edición del Cybathlon, algo así como los juegos olímpicos de la biónica. 74 deportistas con discapacidad física de 25 países utilizarán interfaces hombre-máquina, prótesis robóticas de manos o piernas, exoesqueletos o bicicletas con sistemas de electroestimulación para participar en las seis carreras. Investigadores y pilotos nos cuentan cómo están entrenando para alcanzar la victoria en un evento deportivo que nos mostrará hasta qué punto la tecnología puede integrarse con el cuerpo humano.

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La carrera de bicicletas con electroestimulación funcional será una de las seis competiciones del Cybathlon

La carrera de bicicletas con electroestimulación funcional será una de las seis competiciones del Cybathlon

A Vance Bergeron le entusiasma montar en bici. Hasta febrero de 2013 pedaleaba 7.000 kilómetros al año. En ella iba montado un día más de aquel mes, cuando se dirigía a la Escuela Normal Superior de Lyon, donde trabaja como director científico en el Laboratorio de Física. Un coche provocó que se cayera de su compañera de aventuras. Desde entonces sufre una una tetraplejia parcial: aunque puede mover los brazos, no puede agarrar objetos con las manos. Pese a ello  ha vuelto a practicar su deporte favorito.

“Estuve en el hospital durante año y medio, tenía internet y tenía curiosidad. Me encanta el ciclismo, así que encontré la tecnología FES [en español, electroestimulación funcional] y dije 'yo quiero hacer eso'”, explica Bergeron a HojaDeRouter.com. El método del que habla Vance permite que los músculos paralizados de los que padecen una lesión medular se muevan colocando electrodos en su piel, permitiendo que sean capaces de pedalear con sus propias piernas.

El equipo de Lyon que Vance Bergeron lidera

El equipo de Lyon que Vance Bergeron lidera

No podía permitirse comprar una bicicleta dotada con ese sistema, así que este investigador decidió diseñar su propio triciclo con ayuda de una empresa que se dedica a fabricarlos. “Están adaptando la electroestimulación y es un gran reto porque es muy complicado. Es fácil estimular músculos, pero es difícil estimular músculos con un patrón”, detalla este investigador.

Ahora, además de desarrollar dispositivos para hacer la vida más fácil a las personas con discapacidad física o de crear una asociación para investigar terapias de rehabilitación, Bergeron va a competir oficialmente con su TetraTrike. Lo hará en el Cybathlon organizado por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich el próximo 8 de octubre, un mes después del comienzo de los Juegos Paralímpicos de Río.

A diferencia de estos, en el Cybathlon la propia tecnología biónica jugará un papel más importante que el rendimiento de los competidores. De hecho, los premios irán a parar tanto al deportista como al equipo que ha desarrollado los sistemas de asistencia robótica más avanzados. 74 atletas de 25 países —ninguno español— van a participar en las seis modalidades de la primera edición de estas olimpiadas biónicas.

El caso de Bergeron es diferente al del resto de equipos. Además de ser el piloto en la carrera de innovadoras bicicletas, donde sus inmóviles piernas avanzarán a lo largo de 750 metros, es el líder del equipo de la Escuela Normal Superior de Lyon que competirá también en la carrera de interfaces cerebro-máquina (BCI). Es más, el propio equipo está formado por otros tres pilotos — uno de ellos participará con un conjunto suizo, por lo que su “ sueño es conseguir el primer y segundo lugar en el pódium”—, por un ingeniero, un terapeuta o la propia mujer de Bergeron.

Cuatro de los integrantes y pilotos del equipo de la Escuela Normal Superior de Lyon sufren tetraplejia parcial

Cuatro de los integrantes y pilotos del equipo de la Escuela Normal Superior de Lyon sufren tetraplejia parcial

“Es el único equipo que está compuesto por personas con discapacidad”, resalta Bergeron. También son los únicos que han demostrado que las bicicletas dotadas de sistemas de electroestimulación no son válidas exclusivamente para parapléjicos, sino también para los que sufren una tetraplejia parcial, como ellos. Para este investigador francés, el  trabajo en equipo previo es una de las recompensas que ya se está llevando de la competición en Zúrich: los cuatro se conocieron mientras estaban en el hospital y ahora son buenos amigos.

“El objetivo es realmente participar, pero no necesariamente en la carrera sino en el evento. Lo que quiero decir es que trabajar en el Cybathlon el pasado año y este año ha ayudado a nuestra investigación enormemente”, destaca Bergeron. Tanto es así que este visionario francés está buscando cómo permitir que quien lo necesite pueda hacerse con una TetraTrike a través de su asociación.

Deportistas que adaptan las extremidades biónicas a su propio cuerpo

El equipo de Vance entrena ya tres días por semana para las olimpiadas biónicas. Establecer el ritmo y la periodicidad de los entrenamientos no ha sido una tarea sencilla: no conoce otros casos en los que un grupo de parapléjicos haya entrenado de forma tan intensiva. “Tenemos miedo de no sentir la alarma del dolor que nos dice que paremos”, señala Bergeron.

Patrick Mayrhofer nos confiesa, por su parte, que todavía no ha comenzado a entrenar. En su caso, “ la vida diaria es el mejor entrenamiento”. Hace cinco años que la prótesis robótica Michelangelo sustituyó a su mano —sus músculos son capaces de controlar su extremidad artificial con precisión—  y solo la deja descansar cuando se va a la cama. “ No tengo que pensar nunca más, solo agarro algo, abro algo, sujeto algo… Espero que cualquiera con el correcto entrenamiento de la mano pueda adaptarse lo mejor posible”, defiende Mayrhofer.

Este joven austriaco se dedica precisamente a que otros consigan adaptarse a ella. Participará en el Cybathlon como parte del equipo de  Ottobock, una compañía que competirá en la categoría de brazos robóticos, piernas robóticas y en la de exoesqueletos. Hace unos años, Patrick pidió a la empresa probar la mano Michelangelo cuando aún estaba en fase de desarrollo y acabó trabajando en su sede en Austria.

El austriaco Patrick Mayrhofer representa al equipo Ottobock en la disciplina de prótesis de brazo robóticas

El austriaco Patrick Mayrhofer representa al equipo Ottobock en la disciplina de prótesis de brazo robóticas

En la actualidad, es el responsable de entrenar a los usuarios para que controlen fácilmente esos dispositivos y asesora además al departamento de I+D. Según nos cuenta, la práctica es fundamental para que el usuario se adapte a la nueva extremidad y sea capaz de de manipular objetos o hacer un puzle, algunas de las actividades que él mismo llevará a cabo en el Cybathlon. “Es realmente duro perder la mano y es duro entrenar la nueva mano sin ninguna terapia. Espero que el Gobierno vea [en el Cybathlon] la importancia de la terapia e invierta dinero en financiarla”.

El buen manejo de su mano hace que considere “realista” alcanzar una de las tres primeras posiciones en la carrera de brazos robóticos del Cybathlon, aunque en realidad no es el único torneo que le preocupa. Mayrhofer era un apasionado del ‘snowboarding’ años antes de sufrir el accidente laboral por el que tuvieron que amputarle el brazo. No ha abandonado ese deporte. El año pasado se alzó con la medalla de oro de la Copa del Mundo de Snowboard Paralímpico que se celebró en los Países Bajos y espera “competir al mismo nivel” este año. Además, tiene la mirada puesta ya en los Juegos Paralímpicos de Invierno de 2018.

A la izquierda, Manuel Catalano, Clint Olson y Sasha Godfrey, los investigadores y el piloto del equipo del Instituto Italiano de Tecnología de Génova

A la izquierda, Manuel Catalano, Clint Olson y Sasha Godfrey, los investigadores y el piloto del equipo del Instituto Italiano de Tecnología de Génova

Patrick Mayrhofer rivalizará en el Cybathlon con Clint Olson, un amante de la escalada o el piragüismo que ha practicado cada ejercicio por su cuenta con su mano biónica, cronometrándose para ganar. “ Al principio me sentía muy extraño al tener de nuevo algo similar a una mano. Cuando empecé a usarlo tenía que concentrarme mucho, pero después de poco minutos era como montar en bicicleta”, indica Olson.

Kevin Evinson es uno de los participantes por el equipo del Imperial College de Londres

Kevin Evinson, otro de los atletas

Este estadounidense está encantado de poder vivir la experiencia del Cybathlon, un viaje que “no habría imaginado hace dos años”. Para él, “el Cybathlon nos da a los pilotos la oportunidad de demostrar el trabajo que los ingenieros han estado presentando”. SoftHand, la prótesis con la que aspira a ganar, ha sido desarrollada por un grupo de investigadores italianos que llevan años mejorándola. Todavía no está disponible, eso sí, en el mercado.

Sasha Godfrey, la líder del equipo del Instituto Italiano de Tecnología en Génova, siempre había soñado con trabajar desarrollando prótesis robóticas. En octubre podrá mostrar públicamente los frutos de su trabajo. Durante los últimos meses, además de adaptar la prótesis para que Clint Olson disponga de un modo de control mediante un arnés que cubre el hombro —electrodos adheridos a él recogen la actividad eléctrica—, se ha convertido en la entrenadora del piloto estadounidense.

“Nuestro objetivo para unirnos al Cybathlon era someter a la SoftHand Pro a una prueba rigurosa y demostrar a la gente de lo que es capaz nuestra prótesis de mano”, señala Godfrey.  “Además, estando cara a cara con manos de investigadores y también comerciales , vamos a ver en qué destaca nuestra mano y dónde hay espacio para mejorar nuestra tecnología”.

Aunque la investigadora del conjunto italiano confía en la capacidad de concentración de Clint Olson, el joven tendrá que enfrentarse no solo al rival austriaco, sino también a Kevin Evinson, el piloto del equipo del Imperial College de Londres. Evinson reconoce ser “muy competitivo”. “Estoy entrenando todos los días. La carrera está principalmente basada en usar los utensilios típicos de cocina y las actividades de casa, así que mi esposa me mantiene ocupado”, bromea.

El del Imperial College es uno de los equipos más ambiciosos que acudirán a la competición. Se presenta en tres disciplinas diferentes, entre ellas la carrera de sillas de ruedas eléctricas.

Estudiantes y profesores componen el equipo del Imperial College de Londres, que se presenta en tres categorías al Cybathlon

Estudiantes y profesores componen el equipo del Imperial College de Londres, que se presenta en tres categorías al Cybathlon

Los participantes de los equipos japoneses, surcoreanos y estadounidenses se enfrentarán en esta prueba al reto de superar múltiples obstáculos, como subir una rampa o un terreno adoquinado, dos de los inconvenientes con los que se suelen topar las personas que recorren las calles en sillas de ruedas.

El Imperial College presentará en Suiza su diseño: una silla de ruedas controlada visualmente. El usuario solo tiene que dirigir la mirada hacia la trayectoria que desea seguir y se desplazará sobre dos ruedas hasta allí, una tecnología que podrá beneficiar en el futuro a aquellos que sufren graves lesiones de médula o enfermedades neurodegenerativas.

“El Cybathlon ha proporcionado una oportunidad genial para llevar a cabo algunos de los desarrollos innovadores del College mientras animamos al desarrollo de la siguiente generación de ingenieros a que entre en el campo de la cibernética, la ingeniería de rehabilitación y el diseño”, detalla Ian Radcliffe, director de proyecto del Sports Innovation Challenge.

Este programa de la prestigiosa universidad británica financia al nutrido grupo de estudiantes y profesores que está preparándose para las olimpiadas biónicas en este centro. “Los Juegos Paralímpicos en Londres de 2012 fueron una forma fantástica de cambiar la percepción pública sobre la gente con discapacidad, pero la realidad es que no ha filtrado tan rápido como nos gustaría en la vida cotidiana, incluso a un nivel básico en los deportes adaptados”, añade Radcliffe.    

Cuando entrenar el pensamiento ayuda a ganar una competición

Acelerar, rodar o saltar sin moverse de la silla de ruedas; tan solo con el pensamiento. Una de las competiciones más sorprendentes del Cybathlon es precisamente aquella en la que la tecnología está menos desarrollada: aún queda tiempo para que las interfaces hombre—máquina lleguen al mercado.

Cascos con electrodos, colocados sobre el cuero cabelludo de los participantes en la carrera BCI, monitorizarán su actividad eléctrica cerebral (EEG por sus siglas en inglés) para identificar su intención a la hora de realizar ciertos movimientos. Un avatar virtual recibirá y cumplirá las órdenes cerebrales de los competidores en esta prueba que se disputa en un juego de ordenador.

El equipo de la Escuela Politécnica Federal de Lausana en los ensayos preparatorios de la carrera BCI

Luca Tonin, investigador de la Escuela Politécnica Federal de Lausana

El investigador español José del R. Millán, que trabaja en la Escuela Politécnica Federal de Lausana, lleva casi dos décadas estudiando cómo mover máquinas mediante mandatos cerebrales y ya ha conseguido controlar por este método una silla de ruedas o un robot de telepresencia. Hace unos meses, algunos de los investigadores que trabajan en el equipo que lidera han comenzado a adaptar estos dispositivos a los requisitos del Cybathlon.

“No es directo, necesitamos algo de entrenamiento porque solo imaginar el movimiento no es fácil”, señala el investigador italiano Luca Tonin, miembro del conjunto del centro de investigación suizo. “Después de unas cuantas sesiones de entrenamiento, [el piloto] era capaz de controlar el BCI o mandar la orden concreta, así que lo que estamos haciendo ahora es simplemente intentar optimizar el sistema para el piloto específico con el fin de incrementar su rendimiento”.

Este investigador ha fijado “un calendario estricto” para los entrenamientos de su atleta. A su juicio, necesitará un alto nivel de concentración: el participante no puede perder la atención en la prueba pese a estar delante del público y no contará con la ayuda de los investigadores durante la misma. 

El entorno es, así, similar al que cualquier usuario de sistemas BCI podrá encontrarse cuando la tecnología esté más desarrollada, si bien los problemas de esta técnica “ no se resolverán por completo en un futuro cercano”. Así lo cree Natalie Faber, una de las investigadoras del equipo Athena—Minerva, compuesto por un investigador, nueve estudiantes, un doctorando y un miembro del plantel científico de la Universidad Técnica de Darmstadt (Alemania), a los que se suma el apoyo del Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes. “ Desarrollar sistemas BCI conlleva muchos retos. Las señales EEG están contaminadas por factores como los movimientos de los músculos y de los ojos, o por los dispositivos del entorno” destaca Faber.

Sebastian Reul se enteró a través de un amigo, estudiante en la Universidad Técnica de Darmstadt, de que estaban buscando un piloto para esa carrera virtual. “¡Por supuesto que quería estar involucrado! Parece y verdaderamente suena a locura que uno pueda controlar aspectos de su entorno solo a través de los pensamientos. Todos conocemos conceptos similares de las películas de ciencia ficción”, reconoce Reul, encantado de “tomar parte en la competición inaugural”.

El conjunto Athena—Minerva está trabajando duro para ganar el Cybathlon. Reul entrena todas las semanas para ello, además de trabajar con técnicas de relajación y concentración por su cuenta. Controlar un ordenador con el pensamiento requiere un gran esfuerzo mental. “Es agotador para Sebastian, pero a pesar de todo  nos lo pasamos bien cuando entrenamos con él, porque está feliz y motivado en general y gasta muchas bromas”, apunta Natalie Faber. “Sin duda  es una de las cosas más difíciles que he hecho hasta ahora a nivel personal, a pesar de que solo sea ‘sentarse allí’ y trabajar con mi cerebro. Sin embargo, el BCI también es muy gratificante, y sin duda vale la pena el esfuerzo de mi equipo y mío”, asegura por su parte el joven alemán.

Más allá de pretender dar lo mejor de sí mismo en el Cybathlon, a Sebastian le gustaría que la sociedad reconozca y acepte la importancia de la investigación en el campo de los dispositivos controlados por la mente. “¿Miedo a lo desconocido o a lo diferente? La sociedad necesita reconocer de lo que son capaces las personas con discapacidad”, defiende Reul. “Es una buena oportunidad para enseñar a la gente que nosotros no somos discapacitados, podemos hacer otras tareas que cualquier persona hace. "Quizá caminemos más lento o necesitemos un poco más de tiempo para abrir una botella de agua, pero al final puedes hacerlo”, coincide Patrick Mayrhofer, el participante austriaco en la carrera de prótesis de brazo biónicas.  

El Cybathlon de Zúrich será una oportunidad para que la opinión pública conozca lo que pueden llegar a hacer gracias a su esfuerzo y a la ayuda de la tecnología biónica en la que tantos investigadores están trabajando. “En vez de mirar a alguien que es discapacitado y decir ‘bien yo puedo hacer algo que él no puede’, puedes ir al Cybathlon y decir ‘él puede hacer algo que yo no puedo’”, sentencia Vance Bergeron. Su historia lo demuestra: no todo el mundo tiene el valor de seguir pedaleando cuando las piernas no responden y pretender, además, que otros lo consigan con su ayuda.

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Las imágenes son propiedad de  ETH Zurich / Alessandro Della Bella (1, 5b y 8) , Vance Bergeron (2, 3), Patrick Mayrhofer (4), Sasha Godfrey (5a), Kevin Evinson (6) y Ian Radcliffe (7)

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