Biomecánica

Desvelando los Complejos

Mecanismos Subyacentes en la

Destreza de las Manos Humanas


19 de Marzo de 2008
Realizar con los dedos de las manos los movimientos rápidos que en la vida cotidiana se necesitan para ejercer distintos tipos de presión sobre superficies diversas de manera que podamos, por ejemplo, asir objetos pequeños, utilizar herramientas, o realizar manualidades, resulta vital. Pero esta capacidad de movimientos y presión de los dedos que tan trivial puede parecernos, es en realidad el resultado de un complejo proceso neuromotor y neuromecánico, orquestado con una sincronización de muy alta precisión por el cerebro, el sistema nervioso y los músculos de las manos.

El ingeniero biomédico Francisco Valero-Cuevas (de la Universidad del Sur de California) está trabajando para desvelar las características neurológicas, biológicas y mecánicas de la mano humana que permiten la manipulación precisa y hacen posible que una persona pueda asir un huevo y cascarlo del modo adecuado sobre una sartén, abrocharse un botón de la camisa, o accionar las teclas del teléfono móvil para responder a una llamada.

Una mano con cinco dedos parece un dispositivo muy simple. Pero en realidad los científicos ni siquiera comprenden bien qué es, biomecánicamente hablando, una mano, cómo está controlada neurológicamente, cómo las enfermedades pueden afectarla, y cómo el tratamiento adecuado puede restaurar su funcionamiento normal. Es difícil saber cómo cada uno de sus 30 y tantos músculos contribuyen a sus funciones cotidianas, desde las que usamos al manejar un teléfono móvil, hasta las que necesitamos para ponernos la ropa.

En su estudio, Valero-Cuevas, y Madhusudhan Venkadesan del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Cornell, pidieron a varios voluntarios que con su dedo índice dieran unos golpecitos sobre una superficie y la presionasen mientras los investigadores registraban en cada caso la fuerza ejercida por la yema del dedo y la actividad eléctrica en todos los músculos de la mano.


Estos investigadores, en un experimento único en su clase, registraron en 3D la fuerza del dedo más el patrón de la coordinación muscular completa de manera simultánea, empleando los electromiogramas intramusculares de los siete músculos del dedo índice. A los voluntarios se les pidió que realizaran ciertas operaciones muy específicas con el dedo. Los investigadores encontraron que los patrones de coordinación muscular cambiaban claramente según la maniobra realizada fuese una u otra. La modelación matemática y el análisis de Venkadesan revelaron que el control neuronal subyacente también se conmutaba entre estrategias mutuamente incompatibles a una velocidad lo bastante elevada como para garantizar la buena marcha de la secuencia de acciones.

Los datos obtenidos en estos experimentos sugieren que una circuitería neuronal especializada pudo haber evolucionado para la mano gracias al control neuronal vinculado a las acciones para las cuales el factor tiempo es crítico, como las requeridas para ejecutar la abrupta transición desde el movimiento hasta la fuerza estática (mover los dedos hacia un objeto, y en el instante de hacer contacto con él pasar a sujetarlo).

Si la transición entre las órdenes motoras no está bien sincronizada y ejecutada, el acto de coger con agilidad y eficacia un vaso de agua resulta imposible.

Los resultados del estudio también sugieren una explicación funcional para un importante rasgo evolutivo del cerebro humano: sus centros motor y sensorial desproporcionadamente grandes asociados con la función de las manos.