Retroalimentación Vibrotáctil: Mejorando la Sensación en la Rehabilitación

La Retroalimentación vibrotáctil es una forma de usar vibraciones para estimular la piel. Se hace con pequeños dispositivos llamados actuadores que crean vibraciones, y esta tecnología se utiliza en varios campos como los videojuegos, la realidad virtual y la Rehabilitación después de un derrame cerebral. Este método puede ayudar a las personas a aprender nuevos movimientos o recuperar habilidades motoras.

Cuando se trata de usar vibración en la parte superior del cuerpo (como los brazos), hay varias áreas importantes a considerar. Por ejemplo, las personas que se recuperan de un derrame cerebral o aquellas que están aprendiendo a tocar un instrumento musical podrían beneficiarse de este tipo de estimulación. Sin embargo, los investigadores no han explorado por completo cómo diferentes configuraciones de vibración afectan cómo las personas sienten y reaccionan a las vibraciones en sus brazos.

En este estudio, analizamos a 15 personas sanas para entender cómo cambiar la intensidad de las vibraciones afecta lo intenso que sienten las vibraciones y lo agradables que las encuentran. También queríamos ver si las personas podían identificar qué parte de su brazo estaba vibrando.

#Trabajos Relacionados

La retroalimentación vibrotáctil ha demostrado ser efectiva para proporcionar señales táctiles. Su pequeño tamaño significa que se puede integrar en ropa ligera que no restringe el movimiento. Esto podría ayudar a enseñar habilidades motoras o permitir que las personas practiquen movimientos sin un entrenador. Algunas investigaciones previas exploraron cómo la vibración afecta a los adultos mayores, pero estos estudios se centraron principalmente en las manos y los brazos.

Otros estudios encontraron que la forma en que se dan las vibraciones puede afectar si las personas pueden sentirlas. Para nuestro estudio, nos enfocamos en cómo cambiar la intensidad de las vibraciones afecta el brazo superior, el brazo inferior y el dedo. Otros estudios han investigado cómo los patrones de vibración ayudan a controlar extremidades protésicas, pero no encontraron mucha variación en cómo diferentes intensidades de vibración podrían afectar la sensación.

Sabemos que la sensación en la mano disminuye cuando se está moviendo, y queríamos ver si esto sucede en todo el brazo. Colocamos los dispositivos vibradores en músculos importantes del brazo, lo que podría ayudar a enseñar nuevos patrones de movimiento. Algunas investigaciones han examinado cómo diferentes frecuencias de vibración impactan la sensación en el brazo, mostrando que ciertas áreas pueden detectar frecuencias más bajas mejor que otras. Nuestro objetivo era investigar qué tan bien las personas pueden identificar motores vibrantes en diferentes partes de sus brazos.

#Sistema de Estimulación Vibrotáctil

Para nuestro estudio, construimos un sistema usando un microcontrolador Arduino para controlar las vibraciones. Teníamos varios motores pequeños que creaban las vibraciones, y los usamos en diferentes áreas del brazo. Los motores estaban conectados a músculos específicos en el hombro, brazo superior, brazo inferior, y uno en el dedo índice.

El sistema nos permitió cambiar la intensidad y la duración de las vibraciones mientras recopilábamos comentarios de los Participantes sobre cómo se sentían. A los participantes se les pidió que calificaran la intensidad de las vibraciones y lo agradables que las encontraban.

#Protocolo del Estudio

Realizamos tres estudios separados con cada participante para evaluar cómo sentían las vibraciones cuando sus brazos estaban quietos, mientras movían los brazos y su capacidad para identificar qué motor estaba vibrando. Los participantes calificaron la intensidad de las Sensaciones en una escala de 1 a 4 y la agradabilidad de las vibraciones en una escala de 1 a 3.

El primer estudio analizó cómo diferentes intensidades de vibración afectaron las sensaciones cuando el brazo del participante estaba quieto. Seleccionamos aleatoriamente un motor de nueve para vibrar durante varios ciclos. Después de cada prueba, los participantes calificaron su experiencia.

El segundo estudio examinó cómo el movimiento afecta la sensación. Los participantes movieron sus brazos hacia adelante y hacia atrás mientras diferentes motores vibraban. Queríamos ver cómo cambiaba la sensación en comparación con cuando estaban quietos.

En el último estudio, múltiples motores vibraron al mismo tiempo, y queríamos ver si los participantes podían identificar qué motores estaban activos.

#Resultados y Análisis

#Sensación en Estudio de Brazo Quieto

En nuestro primer estudio, encontramos que aumentar la intensidad de las vibraciones llevó a una mayor intensidad de sensación. Las calificaciones promedio de intensidad aumentaron significativamente con un mayor voltaje. Sin embargo, la calificación de agradabilidad permaneció mayormente neutral independientemente de la intensidad de la vibración.

Cuando miramos diferentes ubicaciones en el brazo, notamos que algunas áreas experimentaron sensaciones más fuertes que otras. Por ejemplo, las vibraciones en el braquiorradial (ubicado en el brazo inferior) generaron las sensaciones más fuertes, mientras que las vibraciones en los tríceps (ubicados en la parte posterior del brazo superior) produjeron las sensaciones más débiles.

#Sensación Durante el Movimiento

En el segundo estudio con los brazos en movimiento, observamos una ligera disminución en la intensidad de la sensación en comparación con el estudio de brazos quietos. A pesar de esta pequeña caída, el cambio fue estadísticamente significativo. Las reducciones más notables se observaron en los bíceps y en el braquiorradial.

Este hallazgo respalda el conocimiento existente de que la sensación en la mano y el brazo disminuye durante el movimiento. Futuras investigaciones podrían explorar cómo varios movimientos del brazo afectan las sensaciones.

#Identificación de Motores

También evaluamos qué tan bien los participantes podían identificar qué motor estaba vibrando. Encontramos que a medida que aumentaba la intensidad de la vibración, los participantes podían identificar los motores vibrantes con mayor precisión. Esto fue cierto tanto para brazos quietos como en movimiento, aunque la precisión fue generalmente menor cuando el brazo estaba en movimiento.

Algunas ubicaciones musculares, como el dedo índice y el braquiorradial, permitieron una mayor precisión de identificación incluso a bajas intensidades de vibración. Sin embargo, áreas como los tríceps requerían vibraciones más fuertes para ser reconocidas claramente.

En el estudio donde múltiples motores vibraron simultáneamente, los participantes fueron mejores en identificar dos de tres motores en lugar de los tres a la vez. Esto sugiere que tener más de un motor vibrando al mismo tiempo disminuye la precisión para reconocer qué motores están activos.

#Conclusión

Desarrollamos un sistema de retroalimentación vibrotáctil que nos permite estudiar cómo la vibración afecta la sensación en el brazo superior. Nuestra investigación encontró que vibraciones más fuertes conducen a sensaciones más intensas, pero no necesariamente aumentan la agradabilidad de la experiencia.

También descubrimos que diferentes ubicaciones musculares tienen intensidades de sensación variadas, lo que puede ayudar a diseñar mejores dispositivos hápticos en el futuro. Entender cómo el movimiento afecta la sensación también puede mejorar las técnicas de rehabilitación.

Nuestros planes futuros incluyen crear un dispositivo portátil que proporcione retroalimentación de vibración sin obstaculizar el movimiento, lo cual es crucial para los esfuerzos de rehabilitación. En general, nuestros hallazgos contribuyen al diseño de dispositivos que utilizan vibraciones para ayudar en el aprendizaje, la recuperación y la interacción con la tecnología.