imagesJames Hook, también llamado capitán Garfio, es un personaje de Peter Pan, novela juvenil del escritor británico J.M. Barrie. Garfio es un pirata, antiguo alumno del elitista colegio de Eton, compañero de correrías del famoso Barbanegra y enemigo a muerte de Peter. Se dice que Hook era el único hombre al que temía John Silver el Largo, uno de los personajes de La Isla del Tesoro de Robert Louis Stevenson.

Su apellido y sobrenombre proviene del garfio de metal que usa como prótesis de su mano derecha (izquierda en la versión de Disney), que fue cortada por Peter Pan y comida por un cocodrilo. DuMaurierAl parecer, al reptil le gustó tanto el sabor de la carne del pirata que lo siguió toda su vida con la esperanza de poder saborear algún trozo más. Para un biólogo lo que es difícil de tragar no es una mano sino la historia de un cocodrilo en el océano porque salvo el cocodrilo de marisma (Crocodylus porosus), un enorme depredador —llega a medir 8 metros y a pesar cerca de dos toneladas—, todos los demás son de agua dulce y ninguno se aventura por los mares.

Hookchase-redEl garfio de Hook es una prótesis (del griego antiguo próstesis πρόσθεσις, añadido, aplicación, adjunto), un artilugio artificial que reemplaza una parte del cuerpo, perdida por trauma o enfermedad, o ausente de forma congénita. Las prótesis de mano se conocen desde hace siglos. Plinio el Viejo cuenta la historia del general romano Marcus Sergius cuya mano fue cortada durante una batalla y le pidió a un herrero que le construyera una de hierro que le permitiera sujetar el escudo y poder volver al combate.

La prótesis más sencilla para una mano es posiblemente el garfio pero desde muy pronto se mejoraron y perfeccionaron. Ganchos dobles con un sistema de bisagra y un muelle pueden ser ligeros de peso, versátiles, baratos y fuertes. p1010025c-redAunque no se acerca a la mano humana ni en su estética ni en su funcionalidad, puede tener más fuerza mecánica —abriendo cajas con rapidez—, mayor resistencia química —soportando ácidos, bases y solventes orgánicos sin problema— y más estabilidad térmica —volteando el chuletón en la barbacoa sin necesidad de usar ningún cubierto— que una mano natural.

Aún así, las prótesis tienen que recorrer todavía un largo camino para ser un sustituto aceptable de la extremidad perdida. En los últimos años, no obstante, se han conseguido avances notables en temas importantes como:

  • Número de ejes de rotación.
  • Movimiento independiente de cada dedo de la mano.Bionic-hand
  • Ajustes personalizables.
  • Pulgar ajustable que permita realizar maniobras de fuerza, precisión o sujeción.
  • Motorización

pero en los últimos años estamos asistiendo a nuevas evoluciones de las prótesis con unas prestaciones espectaculares y esperanzadoras.

Los desarrollos más asombrosos se dan en el campo de la integración de la prótesis con el organismo. Algunos brazos se pueden fijar permanentemente al cuerpo usando osteointegración pero lo más llamativo es la interconexión entre el sistema nervioso y la prótesis, algo que se logra mediante el control cerebral de las manos mecanotrónicas. abc_paralyzed_woman_robot_Arms_thg_120515_wmainDe esta manera, los movimientos de la mano pueden ser guiados mediante la lectura de la actividad cerebral con un encefalógrafo o mediante un implante cerebral, información que es transmitida a un ordenador que, a su vez, mueve los motores de la mano y los dedos. Por primera vez en décadas una mujer ha conseguido controlar un brazo robótico con su mente para que le diera de beber.

Una nueva etapa se ha abierto en 2015 con un estudio publicado en Lancet donde se describe el sistema aplicado a tres hombres en Austria dirigido por el Dr. Oscar Aszmann. Los tres tenían un grave daño en una parte clave de la interconexión nerviosa entre el sistema nervioso central y la extremidad, un conjunto de fibras nerviosas denominado el plexo braquial. La lesión se había producido en dos casos por accidentes de tráfico y en el otro por una caída durante una escalada, tenían 26, 32 y 33 años y habían pasado 10, 17 y 2 años tras la lesión. Debido a la lesión del plexo braquial, aunque el resto del sistema esté bien, se puede producir una reinervación del hombro pero el brazo y la mano están paralizados. Ello es debido a que los nervios son capaces de regenerar pero la distancia que tienen que atravesar es demasiado larga y el tiempo sin función de la mano hace que se produzca una atrofia muscular y un anquilosamiento de los articulaciones. prostetic-hand-controlled-by-thoughts_mEn estos casos, por un lado no se logra hacer una reconstrucción quirúrgica de la zona dañada que permita una reinervación completa y, por otro, no se podía hacer un trasplante homólogo ya que tan solo les quedaban unas pocas fibras nerviosas que no eran suficientes para mover la mano trasplantada. Sin embargo, esas pocas fibras sí eran capaces de llevar instrucciones para mover una mano prostética.

El procedimiento realizado impresiona: a estas tres personas se les amputaron las manos paralizadas y las reemplazaron con unas prótesis biónicas. El proceso es complejo:

  • Lo primero es trasplantar músculos de la pierna en los brazos para amplificar la señal de las fibras nerviosas supervivientes. Los nervios supervivientes son redirigidos a los músculos existentes para amplificar y diferenciar las señales electromiográficas. Mecesitas al menos dos señales diferentes para tener el movimiento básico de pinza. Al cabo de tres meses, cuando los nervios han crecido en los nuevos músculos, empieza el entrenamiento.paciente
  • La siguiente fase es activar los músculos usando la propia actividad eléctrica generada por el cerebro. La idea es empezar a contraer esos músculos de esa forma casi intuitiva y luego ir consiguiendo cada vez un control más fino y eficaz.
  • La tercera fase es aprender a controlar un brazo virtual; es decir, pasar de esos músculos del antebrazo primero a la pantalla de un ordenador y luego a un brazo robótico
  • La cuarta y última fase es amputar la mano inerte y sustituirla con la prótesis bajo el control del cerebro del propio usuario. La mano mecanotrónica se empezaba usar seis semanas después de la amputación.

El sistema funciona porque la prótesis es capaz de autopropulsarse: las pocas fibras supervivientes no son capaces de mover los numerosísimos músculos de la mano —los músculos de las manos tienen la densidad de nervios más alta del cuerpo y el juego entre tendones músculos y ligamentos es tan sofisticado que incluso un pequeño fallo puede hacer que la mano no funcione adecuadamente— pero a la mano cibernética le basta con recibir la instrucción. Las baterías de las manos biónicas se recargan por la noche y el escaso grupo de fibras nerviosas ya no tiene la función de impulsar todos los movimientos musculares sino tan solo de llevar las órdenes a la mano prostética.

paciente2Desde fuera nos puede parecer tremendo: amputar tu propia mano y sustituirla con un cacharro imperfecto pero es la diferencia entre tener un trozo de carne colgando, con los dedos en una flexión rígida o tener algo funcional, que permita recuperar cierta capacidad de movimiento. Por otro lado, como todos sabemos, la evolución de los artilugios electrónicos es vertiginosa y este sistema permite ir sustituyendo la mano por gadgets cada vez más operativos, cada vez con más prestaciones.

¿En qué ha cambiado la vida de estos tres austriacos? Después de la implantación de la mano biónica, los tres eran capaces de coger una pelota, echar agua con una jarra, usar una llave, comer usando cuchillo y tenedor o desabrocharse los botones de la camisa. 266c097f-6f14-4e23-bff5-51c5ceeb46f8Para estimar la mejora se utilizó el test de valoración de la mano de Southampton encontrando que pasaban de una nota media de 9 puntos sobre 100 a 65 sobre 100, siendo 100 el valor correspondiente a una mano normal.

La ventaja del sistema es que la mano artificial es controlada por los propios impulsos nerviosos. Sin embargo, en todos estos temas es necesario dejar pasar el tiempo para ver si los pacientes usan la prótesis mecanotrónica con asiduidad, para qué tareas y cuál es su comodidad. Con el tiempo, muchos usuarios van abandonando sus prótesis y las que están motorizadas son pesadas, necesitan recargas continuamente, a menudo son ruidosas y las reparaciones son complejas y caras.

Quedan además muchos problemas por resolver y uno de ellos es el del tacto. La mano no es solo un órgano motor sino también un importante órgano sensorial, una de nuestras principales entradas de información. Bionic-hand-redNuestro cerebro envía órdenes motoras a la mano pero también recibe información sensorial de ella. Se calcula que hay unas 70.000 fibras nerviosas que conectan el sistema nervioso central con la mano pero solo un 10% son fibras motoras, la gran mayoría son fibras sensoriales que llevan hacia el encéfalo distintos tipos de información (calor, frío, presión, dolor,…) y la densidad de sensores en la yema de los dedos, por ejemplo, es enorme. Las manos mecanotrónicas más avanzadas recogen información de la superficie y la transfieren de vuelta hacia el sistema nervioso central pero nuestros sistemas son aún demasiado bastos y la información recogida es escasa y poco definida. Aún así, el tiempo corre en nuestro favor y cada año hay nuevos prototipos de prótesis con nuevas funciones y una operatividad más eficaz.

Hablando de tiempo, Garfio tiene fobia a los relojes y, de hecho, destruye todos los que se cruzan en su camino. El pretexto que da es detener el tiempo y esquivar ese camino que todos recorremos, avanzar al ritmo de las agujas hacia la muerte. Es parte de ese antagonismo con Peter Pan, el muchacho que no envejece jamás. disney_fighter__captain_hook_by_tohokari_steel-d7j2dnyAunque en el libro de Barrie, el cocodrilo atrapa a Garfio al final, el viejo capitán siempre ha sido siempre popular entre el público —los «malos» suelen ser personajes mucho más sugerentes— y casi todas (si no todas) las secuelas lo traen de vuelta de una u otra manera. En el futuro quizá, con una prótesis muy mejorada y no ese garfio que le da nombre.

 

Para leer más:

  • Aszmann OC, Roche AD, Salminger S, Paternostro-Sluga T, Herceg M, Sturma A, Hofer C, Farina D (2015) Bionic reconstruction to restore hand function after brachial plexus injury: a case series of three patients
  • Farina D, Aszmann OC (2014) Bionic Limbs: Clinical Reality and Academic Promises. Sci Transl Med 6: 257ps12.
  • Hodson H (2015)  Men have hands amputated and replaced with bionic ones. New Scientist http://www.newscientist.com/article/dn27024-men-have-hands-amputated-and-replaced-with-bionic-ones.html#.VPDwKJOG8wA

 

No te pierdas este video, antes de la operación, con la mano biónica y después de la amputación.