El hombre biónico del futuro

Pequeño repaso a los avances en biotecnología e implantes que, con el paso del tiempo, acabarán convirtiendo al ser humano en una especie de máquina perfeccionada a base de tecnología. Últimos avances en prótesis para minusválidos, úteros artificiales, ojos biónicos, exoesqueletos y oídos artificiales. Y todo, con un repaso a la polémica que están generando estos desarrollos tecnológicos en las universidades de todo el mundo.

Desde prótesis auditivas a marcapasos pasando por miembros artificiales. La tecnología ha realizado auténticas proezas con tal de suprimir las minusvalías físicas y las desventajas de las personas. ¿Nos acercamos al hombre biónico con el que ha soñado siempre la ciencia ficción?

Desde hace años, la investigación en biotecnología trabaja en el desarrollo de prótesis que sean capaces de responder a las necesidades diarias de las personas que las llevan. Se acabó la época de piernas de madera y brazos de cera inerte. Varias empresas luchan por poner a punto las prótesis de la siguiente generación.

claudia-mitchell.jpg
Claudia Mitchell es la primera mujer biónica. Fotografía: Cyberpunkreview.com

Asociadas desde tiempos inmemoriales a los heridos de guerra, las prótesis nunca han podido sustituir la funcionalidad del miembro amputado. Es muy difícil que las personas “válidas” se hagan una idea de las dificultades para llevar una vida “normal” con un miembro menos. Haz la prueba a lavarte los dientes o vestirte con una sola mano. Estos gestos aparentemente banales están incluidos en la lucha diaria de las personas a las que les falta un miembro.


En el 2001 se produjo un gran avance en este ámbito, el instituto de rehabilitación de Chicago empezó a probar con prótesis un poco diferentes, realizadas con materiales flexibles, resistentes y muy prácticos. Gracias a la instalación de un sistema hidráulico a nivel de las articulaciones, estas personas empezaron a poder realizar movimientos complejos con sus brazos. Sin embargo, la verdadera revolución de la biónica está en poder realizar numerosos movimientos regidos por el… cerebro.

En una rueda de prensa en Washington durante 2006, Claudia Mitchell, cuya brazo izquierdo había sido completamente amputado a raíz de un accidente de moto, pudo poner de manifiesto que con su nueva prótesis podía coger una taza de café y llevársela a la boca, también podía hojear un libro… Todos estos gestos familiares los controla de la misma manera que lo hacía antes del accidente, basta con pensar lo que quiere hacer. ¿Quieres saber cómo funciona?

[youtube xuIGXStjOJE]

Los motores eléctricos de la prótesis son dirigidos por señales eléctricas enviadas por el cerebro a los músculos localizados en el miembro amputado. Para permitir al paciente ejecutar varios movimientos a la vez, a una gran velocidad, los chicos de Chicago demostraron ser muy ingeniosos. Las terminaciones nerviosas dañadas que inervaban el brazo tienden a dirigirse al tórax. En esta zona, los investigadores colocan una serie de electrodos que registran los impulsos nerviosos de respuesta que lanza la corteza motriz (centro del movimiento de nuestro cerebro) hacia estas terminaciones de los nervios del brazo desaparecido.

Pero cómo hace el miembro artificial para distinguir el tipo de información que se le envía ¿y el cerebro? ¿Cómo va a saber que es necesario volver a la muñeca, contraer tal músculo, etc.? El responsable es un procesador, capaz de analizar un centenar de señales eléctricas y de enviar hasta veintidós movimientos posibles a la prótesis.

El próximo avance consiste en permitir a las personas amputadas percibir de nuevo sensaciones como la temperatura, la presión… El laboratorio de Física Aplicada de la Universidad John Hopkins prevé tener preparada una prótesis de este tipo el año que viene. En cuanto al equipo de investigadores dirigidos por Douglas H. Smith, la Escuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania, trabaja en la elaboración de un interfaz que vincule la prótesis con el resto del cuerpo humano. El problema está en construir una especie de red de fibras nerviosas capaces de enviar información a todo el cuerpo.

El cerebro es el órgano más complejo del organismo, fascinante por su plasticidad y por su capacidad para controlar todo nuestro organismo. Los investigadores trabajan en su comprensión con el fin de ayudar a las personas con grandes minusvalías a algún día poder llevar una vida “normal”.

ppc-970fx.jpg
El microprocesador envía estímulos nerviosos para activar los músculos locomotores. Ryanbutterworth

“Levántate y anda”, esta famosa frase que le dijo Cristo a Lázaro es el nombre de un programa europeo que comenzó en el año 2000 y que dirigía el profesor Pierre Rabischong, investigador en el INSERM de Montpellier. El objetivo de este proyecto consiste en poner a punto un mecanismo tecnológico para ayudar a las personas que tienen algún miembro paralizado a desarrollar cierta motricidad.

La teoría es bastante sencilla, en una lesión de la espina dorsal se desconectan completamente todos los nervios y los músculos situados por debajo de esta lesión, se produce una parálisis de los miembros porque los impulsos nerviosos que lanza el cerebro no llegan. El remedio está en incorporar una especie de segundo cerebro debajo de la lesión, ¿cómo? Pues colocando un microprocesador que estimule a los nervios con impulsos eléctricos (igual que hace el cerebro). Esta técnica se conoce como electroestimulación. Este microcircuito se conecta a los nervios y músculos locomotores mediante electrodos conectados a cables en acero cubiertos de teflón (para que aisle). El procesador envía estímulos eléctricos a los nervios y a los músculos agonistas y antagonistas (son los músculos complementarios de un miembro; uno se contrae mientras que otro se relaja). Una caja exterior controla el invento a través de ondas de radio.

merger.jpgEl 17 de marzo de 2000, Marc Merger pudo dar algunos pasos, sostenido por muletas, por primera vez desde hacía diez años. Un verdadero mensaje de esperanza para todos los minusválidos. Pero esta hazaña requiere de ciertas ayudas, nunca se podrán desplazar sin muletas y tendrán dificultades urinarias, sexuales y sobre todo sensibles. Para beneficiarse de esta tecnología, es necesario que la lesión espinal se haya efectuado entre las vértebras torácicas 4 y 11. Más allá, el paciente no puede aprovecharse del invento. Otro obstáculo: su precio. La intervención cuesta unos veinte mil euros.

Otro descubrimiento realizado por los japoneses permitiría a las personas mayores o a los individuos que sufren de insuficiencia muscular encontrar una movilidad normal: es el exosqueleto o HLA (Hybrid Assistive Limb). La empresa Cyberdyne ha puesto a punto una estructura con cierto parecido a Robocop. Lleva un centenar de receptores distribuidos por toda la superficie. Detectan sobre la piel los menores impulsos nerviosos aún perceptibles creados por el movimiento muscular. Su detección permite la activación de motores que van a ayudar a la persona a efectuar su movimiento normalmente, con más facilidad. El último proyecto de la gama HLA pesa algo menos de 15 kilogramos. Ciertamente, no es ligero ni cómodo.

exosqueleto.jpg
Foto: Nikonistas.com

Pero esta técnica levanta cierta controversia ya que el ejército americano ha desarrollado este mismo exoesqueleto para su ejército. El objetivo es multiplicar la fuerza del militar que lo lleva por siete, aunque parezca ciencia ficción ya lo tenemos aquí.

La ceguera afecta a millones de personas en todo el mundo, tanto de nacimiento como a raíz de un accidente. Los investigadores trabajan sobre medios que permitan a los ciegos encontrar algo parecido a la percepción visual, al menos lo suficientemente desarrollada como para facilitar actos simples de la vida diaria.

En el 2001, el instituto Dobelle en Nueva York puso a punto un ojo artificial capaz de dibujar los contornos de los objetos y por lo tanto de ayudar a los ciegos a distinguir lo que los rodea. La prótesis consiste en un par de cristales sobre los que se fija una cámara de video y un detector de distancias. La cámara graba el ambiente y el captador de distancia calcula la longitud que separa al individuo de los obstáculos. La información se envía a una pequeña bandolera que en su interior lleva un ordenador. Los cables del ordenador están conectados a la corteza visual, compensando el nervio óptico el cerebro percibe las formas de las personas y algunos objetos circundantes. Las primeras pruebas son concluyentes ya que los individuos consiguen su autonomía.

ojo-bionico.jpg
Imagen: Livescience.com

José Sahel mejoró esta técnica, director del instituto de visión del hospital del Quinze-Vingts en París. El ordenador es sustituido por un electrodo que se conecta directamente en el ojo. Las imágenes son tomadas por la cámara presente sobre el par de cristales y las envía directamente a este microprocesador. La señal se envía directamente al nervio óptico. No hay necesidad de tantos cables ni de llevar un ordenador encima. Este descubrimiento le valió el premio Altran en 2007. Aún está pendiente de ser probado en personas.

La técnica The Voice permitiría traducir las imágenes en sonidos que el individuo podría traducir. Este concepto es una especie de lenguaje para sordos, pero para ciegos. Se pone a punto entonces todo un código sonoro. Las luces corresponden a fuertes sonidos, los silencios a sonidos sordos y más o menos intensos según la distancia que los separa del individuo. Este sistema incluye un par de cristales dotado con una cámara vídeo, con un ayudante numérico incluyendo el programa informático The Voice que traduce las imágenes en sonidos.

Este mecanismo dista mucho de estar a punto ya que no permite al individuo cubrir una visión parcial. El interés de esta técnica es que es no invasiva y en consecuencia evita todo riesgo de infección frente a los implantes en córneas o en el cerebro.

Con la edad, el hombre tiende a perder capacidad auditiva. Para remediarlo se utilizan numerosas prótesis internas y externas con el fin de ampliar el sonido externo. Pero, ¿qué se puede hacer por las personas que padecen una sordera severa? Hasta ahora los resultados no son buenos, el paciente oye en ocasiones sonidos muy altos (corriendo el riesgo de partirse el tímpano). La solución está en colocar el amplificador en el interior del oído.

oido-bionico.jpg
Oído Biónico. Imagen obtenida de elrinconcito.com

Para ello es necesaria una intervención quirúrgica, que permite llevar a las personas sordas una vida normal y reintegrarse en una sociedad donde son incomprendidos. Sin embargo, la intervención no da una capacidad para oír perfecta pero pueden mantener conversaciones normales sin recurrir a la lengua de signos o sin tener que hacer lectura de labios.

La cloquea está formada por células ciliadas que transforman los sonidos en vibraciones mecánicas que se transforman en señales eléctricas a partir del nervio auditivo. Cada frecuencia sonora está relacionada con un tipo de células ciliadas. En los sordos, la mayoría de estas células están lesionadas y no pueden trasmitir el sonido al cerebro. Para contrarrestar esta deficiencia, los científicos incorporan a la cloquea toda una gama de electrodos que van a desempeñar el papel de las células que faltan.

Sin embargo, los electrodos no pueden provocar las vibraciones mecánicas. No hay problema, los investigadores pueden colocar una especie de micrófono detrás de la oreja. Este recoge todos los sonidos, que son tratados por un procesador vocal que el paciente lleva en el cinturón. La información vuelve al micrófono, que hace las funciones de intérprete. El receptor situado en el implante recupera la información transmitida a través de la piel.

Por último, para las mujeres que quieren dar a luz sin conocer los inconvenientes del embarazo: varices, retención de líquidos… y sobre todo el parto, estarán encantadas de saber que dentro de poco será posible utilizar úteros artificiales. Un descubrimiento que podría permitir a las mujeres estériles o a las que han sufrido una histerectomía conocer las alegrías de la maternidad.

utero-artificial.jpgLa esterilidad femenina y masculina ha aumentado en nuestra sociedad por diversas razones: agentes contaminantes, enfermedades infecciosas no tratadas… Varias técnicas se han desarrollado, como las inyecciones de hormonas e incluso, según el país, el vientre de alquiler es un medio para tener un hijo natural. Estos procedimientos son bastante complicados y hay varias razones éticas por las que una parte de la sociedad está en contra.

La idea de crear un útero artificial no es nueva, en el año 1923, el biólogo John B.S. Haldane fue el primer en trabajar sobre la ectogénesis fuera del cuerpo de la madre. Sus estudios siguen desarrollándose hoy día. En 2002, en USA, Helen Hung Ching Liu consiguió cultivar “in vitro” células uterinas provenientes de una paciente en un soporte artificial biodegradable. Recreaba de esta manera una pared uterina capaz de mantener embriones. Para verificar la viabilidad de este útero artificial, implantó embriones obtenidos por inseminación artificial. Estos comenzaron a desarrollarse, sin embargo, su experimento le pararon el experimento a los seis días. La polémica estaba servida.

Ante este éxito, las investigaciones han continuado en ratones. Los científicos están divididos, se enfrentan dos bandos: los que ven en esta técnica su aspecto terapéutico, es decir, ayudar a mujeres estériles o que han sufrido una histerectomía a tener hijos mientras que otros hablan de problemas morales y éticos.

Algunas mujeres podrían recurrir solamente a esta técnica de embarazo para no tener que sufrir todos los cambios a los cuales se somete el cuerpo; otros cuya edad no les permite tener niños podrían tenerlos. De hecho, hay médicos con pocos escrúpulos que inseminan a mujeres de sesenta años para que sean madres (y tenemos un caso en España).