Crean la primera rosa biónica

Investigadores suecos insertan cables y transistores en los tallos y hojas de la flor.
Su objetivo es conseguir plantas electrónicas generadoras de energía.

La imagen muestra la rosa convertida en un completo circuito electrónico. / Eliot F. Gomez/U. Linköping

Investigadores suecos han inaugurado la era de las plantas electrónicas. Lograron insertar cables en los tallos y hojas de una rosa y que funcionara como un completo circuito integrado, con sus transistores, interruptores o puertas lógicas. Es solo el principio, pero ellos creen que se podría convertir a las plantas en una especie de centrales eléctricas o gasolineras sin tener que arrancarlas del suelo.

A diferencia de los animales, las plantas no tienen corazón, pulmones u otros órganos complejos. Pero eso no las hace organismos simples. Sin corazón, su sistema vascular se las ha ingeniado para transportar los azúcares generados en las hojas con la fotosíntesis hasta las raíces por un complejo sistema llamado floema. Igual de complejo es el xilema, una especie de tubos que hacen el camino inverso, llevando el agua y los nutrientes tomados de la tierra al resto de la planta.

El transporte del agua por este tejido vegetal se apoya en el mismo doble proceso de tensión y cohesión que se observa al mojar una servilleta de papel. Aunque esté en posición vertical, si hay suficiente agua, esta subirá hasta arriba. Igual de ingeniosa es la circulación de diversas moléculas básicas para las plantas y que se mueven por su diferencial eléctrico en forma de iones.

Investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping (Suecia) han aprovechado estos mecanismos para casi inventar un nuevo campo científico. Tan nuevo que no está claro como llamarlo, si electrónica vegetal, electrónica orgánica, bioelectrónica... Son conceptos que ya se usan para campos similares, como la obtención de materiales orgánicos con propiedades electrónicas, pero en los que no se investiga como convertir las flores en circuitos electrónicos.

Los investigadores inocularon un material conductor en el sistema vascular de la rosa.

Estos científicos compraron unas cuantas rosas en una floristería y realizaron dos experimentos sucesivos. Primero quisieron cablear el tallo de una de las flores. Para ello, lo sumergieron en una solución acuosa de un polímero llamado PEDOT. Este material plástico, usado ya por la industria en pantallas táctiles, LEDs o libros electrónicos, es un gran conductor eléctrico. Tiene la particularidad de que, como si fuera gelatina, se disuelve bien en el agua para después solidificarse lo que lo hacía el candidato ideal para colarse por el xilema de la rosa.

Tras 48 horas, los científicos metidos a jardineros cortaron el tallo a lo largo, retirando la cutícula exterior, la epidermis y el floema hasta ver aparecer todo un cableado a lo largo del xilema. Algunos cables llegaron, de extremo a extremo, hasta los 10 centímetros. Los investigadores comprobaron que tanto su conductividad como resistencia eran óptimos.

"La rosa por sí misma tiene una muy baja conductividad. Con la que le añadimos introduciendo el polímero, logramos 0,13 S/cm [siemens por centímetro, unidad de medida de la conductividad], lo que es suficiente para crear un circuito dentro de la rosa", dice el profesor Magnus Berggren y principal autor de la investigación, publicada en Science Advances.

Pero no se quedaron en cablear la rosa. Jugando con los distintos cables y conectándolos a una resistencia exterior pudieron crear un completo circuito integrado. Manipulando el voltaje entre 0 y 0,5 voltios, ya podían tener los rudimentos de un sistema digital basado en el paso/corte de corriente o lo que es lo mismo, ceros (0 voltios) y unos (0,5 voltios).

El segundo experimento lo hicieron con las hojas...

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El País

Los Estados Unidos aprueban el uso del primer ojo biónico

La FDA, el organismo de salud y servicios humanos de Estados Unidos, ha aprobado hoy de forma oficial el sistema de prótesis de retina Argus II, el primer ojo biónico que se implementará en los tratamientos de pacientes adultos con problemas avanzados en la vista.

El dispositivo, que incluye una pequeña cámara de video, unidad de procesamiento, transmisor en las gafas y una retina artificial, reemplazará la función de las células degeneradas en la membrana del ojo para así poder mejorar la capacidad de los pacientes a la hora de percibir imágenes en movimiento. La unidad de procesamiento transforma las imágenes captadas por la cámara de video en datos electrónicos que se transmiten de forma inalámbrica a la prótesis de la retina.

El principal objetivo de este ojo biónico es solucionar los problemas de los pacientes que sufren retintis pigmentosa, una rara enfermedad genética que daña a las células sensibles a la luz de la retina. En un ojo sano, estas células transforman los rayos de luz en impulsos eléctricos que son enviados directamente al cerebro a través del nervio óptico. La visión de las personas que sufren esta enfermedad se va degenerando lentamente dando lugar a la pérdida gradual de la visión e incluso en muchos casos la ceguera completa.

El sistema Argus II está diseñado para su uso en pacientes a partir de los 25 años de edad que estén dispuestos y capaces de recibir un seguimiento clínico muy estricto. Si bien es verdad que este sistema no restaurará por completo la visión de los pacientes, si que podrá hacer que estos detecten la luz y la oscuridad del ambiente y así ayudarles a identificar la ubicación o movimiento de los objetivos.

Tras realizar un estudio clínico con más de 30 participantes que recibieron el nuevo ojo biónico generando un alto grado de éxito en sus pruebas, la FDA de los Estados Unidos aprobó de forma legal la utilización de este sistema al público tras concretar que los beneficios que aporta superan a los riesgos de la enfermedad.

Además, tres organizaciones del gobierno de los Estados Unidos han querido brindar apoyo a este proyecto con unos fondos totales de subvención de $100 millones de dólares que seguro serán bien aprovechados por estas empresas cuyas investigaciones están destinadas a mejorar la vida de las personas.

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Gizmología

Ya es realidad: Un «brazo de Terminator»

Esta prótesis llamada BeBionic3 es tan realista y tiene tanta precisión que su dueño puede teclear en el ordenador, pelar unas patatas o incluso partir un huevo.

Pero lo que puede aterrar a muchos es que ya hay gente planteándose reemplazar ciertas partes de su cuerpo por injertos mecánicos, una especie de piercing a lo bestia en el que el cuerpo se modifica para dar paso a un híbrido biónico «superior». Cámaras, pantallas y otros elementos buscan hacerse un hueco fusionándose con la carne. Y es que se empieza por un agujero en la nariz y se acaba con unos leds en el ombligo, un mini-display LCD en la muñeca… o, por qué no, pidiendo que te cambien una mano a lo Skywalker.

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Microsiervos

Hombre bate récord al subir 103 pisos con una pierna biónica controlada con la mente

Zac Vawter se convirtió en la primera persona en subir 103 pisos por la escalera, usando una pierna robótica controlada con la mente. La prótesis usa una tecnología que permite conectar los nervios que fueron cercenados en la amputación con otros músculos útiles. En el caso de Vawter, los nervios que normalmente controlaban la parte baja de su pierna fueron conectados a su tendón, cuyos impulsos eléctricos son convertidos en señales que permiten mover la prótesis.

La primera de estas prótesis biónicas, llamadas “mioeléctricas”, fue lanzada en 2005 en el Centro de Medicina Biónica del Instituto de Rehabilitación de Chicago. El primer paciente fue Jesse Sullivan, que obtuvo un brazo que podía controlar con sus pensamientos. El mismo centro ahora trabaja en conjunto con la Universidad de New Brunswick, Universidad de Vanderbilt, el MIT y la Universidad de Rhode Island en la prótesis de pierna de Vawter.

El proyecto está siendo financiado por el Centro de Investigación de Telemedicina y Tecnologías Avanzadas del Departamento de Defensa de Estados Unidos. La pierna de Vawter costó USD$8 millones, pesa 4,5 kilos y utiliza dos motores que le permiten moverse a la rodilla y el tobillo separadamente.

Con una prótesis normal, “tengo que tomar cada escalón con mi pie bueno primero y luego como que arrastrar o levantar la prótesis. Con la pierna biónica es simple, subo las escaleras como lo hacía antes, y hasta puedo subir dos peldaños de una vez”, dijo Vawter a AP.

La escalada de la Willis Tower de Chicago le tomó 53 minutos y 9 segundos, sin duda todo un éxito.

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FayerWayer

Las abejas podrían enseñarles a volar a los robots

Un robot con cerebro de abeja podría interpretar estímulos, en vez de sólo ejecutar tareas pre programadas.

Las abejas podrían darles a los robots voladores una o dos lecciones en materia de navegación.

Es la premisa detrás un estudio que espera "reproducir" el cerebro de los pequeños pero complejos insectos para aplicarlos a la robótica, en uno de esos ejemplos en los que parece claro que la tecnología todavía tiene mucho que aprender de la naturaleza. 

Los especialistas involucrados en el proyecto, de las universidades de Sheffield y Sussex en Reino Unido, están estudiando los sistemas sensoriales de las abejas, con la idea de crear modelos neurológicos que puedan ser incorporados a los robots que vuelan.

Los científicos creen que la sofisticada capacidad de las productoras de miel para procesar lo que ven y lo que huelen podría ser utilizada por los dispositivos para tomar decisiones que les permitan desplazarse con seguridad en el aire.

Los robots resultantes de esta investigación, en la que se está invirtiendo una suma cercana a US$1,5 millones, podrían ayudar en misiones de rescate o trabajar en granjas, polinizando mecánicamente los cultivos.

Inteligencia artificial

Uno de los coordinadores del proyecto, el doctor James Marshall, de la Universidad de Sheffield, le dijo a la BBC que simular un cerebro (de abeja, en este caso) es uno de los desafíos más grandes en el área de inteligencia artificial.

Hasta ahora, precisó, muchos de los intentos que se han efectuado para recrear cerebros biológicos en silicio se han concentrado en los sistemas cognitivos de los humanos, los monos y los ratones.

"Organismos más simples, como los insectos sociales, tienen habilidades cognitivas sorpresivamente avanzadas"

James Marshall, coordinador del proyecto

"Pero organismos más simples, como los insectos sociales, tienen habilidades cognitivas sorpresivamente avanzadas", afirmó.

Las abejas productoras de miel son bien conocidas por su capacidad infalible para encontrar el camino de regreso a la colonia o panal.

Se cree que utilizan la posición del sol como punto de referencia y que pueden "computar" el desplazamiento del astro en el horizonte al estimar la ruta que tienen que tomar para volver a casa.

"Debido a que el cerebro de la abeja es más pequeño y más accesible que el de ningún vertebrado, esperamos que eventualmente podamos producir un modelo exacto y completo que podamos probar en un robot volador", dijo Marshall.

Robots con cerebro de abeja

El plan es utilizar poderosas tarjetas gráficas para recrear los modelos de los sistemas sensoriales, tal que puedan manejar los cálculos necesarios para simular el cerebro de las abejas.

Muchos científicos han comenzado a usar tarjetas gráficas como "máquinas de calcular", debido a que son menos costosas y más fáciles de usar que las supercomputadoras tradicionales.

El equipo de investigadores espera que un robot con "cerebro de abeja" pueda tomar decisiones sobre la base de lo que perciben sus "sentidos", más que como resultado de tareas pre-programadas.

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BBC Ciencia

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Conexiòn: cuerpo, cerbro y mente

Convertir un pensamiento en acción ya es posible. Esta especie de ‘telequinesia’ ha dejado de ser ciencia ficción. Grupos de investigadores están desarrollando interfaces cerebro-máquina que permiten a gente con distintos grados de inmovilidad accionar mecanismos con solo la fuerza mental. Se abre un futuro de mil posibilidades.

Cathy Hutchinson logró en mayo mover un robot con la mente. / AP

A los 42 años, la vida de Cathy Hutchinson, una madre ­soltera de Attleboro (Massa­chusetts, EE UU), cambió en un simple parpadeo. Un ictus cerebral le dejó tetrapléjica y sin habla. Durante los 11 años siguientes, Cathy tuvo que vivir en una residencia especializada, que definió como una “suerte de prisión por un crimen que no había cometido”. Quienes la conocen la describen como una mujer luchadora. En 2007 puso una demanda judicial en nombre de miles de discapacitados cerebrales para que el Estado de Massachusetts facilitara su integración en la comunidad, costeando la construcción de hogares especializados. Y ganó. Pero quizá su mayor desafío ha sido, tras 15 años sin hablar ni poder moverse, controlar un brazo robot con su voluntad.

Cathy tiene los dedos encogidos, frente a un vaso metálico que contiene su café de todas las mañanas. El simple acto de cogerlo representaría para ella el sueño de toda una vida. Es como si el vaso estuviera en la cima del monte Everest. De la cabeza de la mujer surge un cable que le conecta a un ordenador, que a su vez está unido a un brazo robótico de metal azul con los dedos metálicos articulados. ­Cathy imagina en su mente que el brazo la obedece, y en un ejercicio lento y suave la cosa desciende, gira y la mano agarra con firmeza el recipiente. Cathy se acerca el vaso, del que sale una paja, y sorbe el líquido. Ha escalado el Everest con éxito. “Beber ese café fue lo primero que logró hacer por sí sola en 15 años sin tener que depender de otras personas”, explica el profesor John Donoghue a El País ­Semanal. “Ella se quedó impactada, y para todos nosotros fue una especie de shock emocional comprobar cómo Cathy lograba de nuevo interactuar con el mundo”.

Donoghue es un neurocientífico de la Universidad de Brown en Rhode Island (EE UU), cuyo laboratorio explora la manera de conectar el cerebro humano a una máquina. Es la única esperanza que queda a personas como Cathy. El bloqueo de un vaso dejó sin riego su tallo cerebral, la parte del sistema nervioso que conecta el cerebro con el resto del cuerpo. Y ella quedó aprisionada en él. Ahora esa conexión se ha restablecido gracias a un minúsculo sensor, que tiene el tamaño de un caramelo M&M, implantado en una zona específica de la superficie de su corteza cerebral, debajo del cráneo. El sensor lleva unos diminutos electrodos que se hincan apenas un milímetro, y que recogen los susurros de un grupo de neuronas que planifican y ejecutan los movimientos de los brazos. Observando cómo los investigadores movían el brazo robótico, Cathy imaginó que lo controlaba. Los electrodos recogieron las señales y las enviaron por cable a un ordenador. Un programa las descodificó y tradujo en instrucciones que la mano robótica podía entender. De esta forma, enchufada a un cable y a través de una máquina, la mujer aprendió a controlar el brazo y la mano artificiales con solo pensarlo. Ella lleva un enchufe en la cabeza. En cada sesión, que tiene lugar en el laboratorio de Donoghue, tiene que enchufarse, literalmente, a la electrónica.

El otro participante es un hombre que quedó parapléjico tres años atrás, y que probó el mismo sistema. Con su cabeza unida a un ordenador por un cable, aprendió primero a mover un cursor en la pantalla con el pensamiento. Posteriormente logró controlar una mano mecánica cuya misión consistía en agarrar unas bolas unidas a unos bastones que se elevaban y contraían ­sobre una mesa. El hombre lo logró cinco meses después de la operación qui­rúrgica.

La investigación de Donoghue, publicada recientemente en la revista Nature, abre la puerta al poder del pensamiento humano sobre los objetos. Hace solo unos años, el equipo de Miguel Nicolelis, de la Universidad de Durham en Carolina del Norte (EE UU), rompió moldes con un experimento que podría calificarse como el de las ratas sedientas. Nicolelis entrenó a los animales para que usaran su poder mental y manejasen un brazo mecánico que les daba de beber. Al principio, tenían que apretar con sus garras una palanca. Un brazo robótico les acercaba una pajita por la que podían sorber el líquido de un recipiente. Los investigadores implantaron posteriormente un dispositivo en sus cerebros que recogía las señales de las neuronas y las transmitían a un ordenador mediante un cable. Los animales aprendieron así a pensar que empujaban la palanca sin tener que hacerlo. El brazo robot descendía y les daba de beber.

Los dispositivos de interfaz cerebro-máquina ya están funcionando en voluntarios que sufrieron una lesión medular. Muestran un camino hacia la recuperación de la libertad que perdieron. Una vía abierta a la esperanza para mucha gente. (En España hay unos 20.000 lesionados; en EE UU, unos 300.000). La tecnología todavía no ha salido del laboratorio; el paciente tiene que enchufarse al sistema y seguir un entrenamiento, y la destreza lograda con el brazo robot es limitada, por no decir rudimentaria. Se puede tardar semanas o meses en agarrar una bola en el espacio, o en acercar un recipiente para beber. Pero una vez que se aprende, realizar la acción es casi inmediato. Es un camino aún largo. Pero posible.

El caso de Cathy es único. Ella lleva el electrodo implantado desde hace cinco años, todo un récord. Los científicos han observado que los dispositivos se estropean a los pocos meses o años, ya que el cerebro termina por rechazarlos. Do­noghue señala que no se pueden sacar conclusiones a partir de un solo enfermo. Es cauteloso a pesar de la resonancia de los resultados de su equipo, que ocupó la primera página de periódicos de todo el mundo el pasado mayo. El éxito de Cathy –que seguramente tiene mucho que ver con su voluntad férrea para superar lo insuperable– les ha animado a seguir avanzando. El cerebro humano no deja de intrigarle. “Estoy muy sorprendido. El trabajo realizado en mi laboratorio, sobre todo en ratas y monos, sugiere que cuando ocurre una lesión nerviosa, el cerebro se reorganiza de una forma muy rápida. 

Pero en casos así, donde la desconexión del cerebro del cuerpo es completa, lo que hemos visto es que esta parte del cerebro sigue funcionando, como si siguiera controlando el brazo. Hemos investigado lo que sucede en siete pacientes. Dos de ellos tenían una lesión medular, otros tres padecían esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y otros dos habían sufrido un infarto cerebral. Y en cada uno de ellos lo que hemos encontrado es que cuando piensan que están moviendo un brazo, su cerebro se enciende, y en concreto, la misma parte que controla el movimiento del brazo”.

El cerebro distribuye sus órdenes y crea mapas. Si usted levanta su mano izquierda y la coloca encima de su cabeza, extendiendo los dedos sobre la parte derecha, estará cubriendo la zona de su corteza cerebral que se encarga casi exclusivamente de ejecutar el movimiento, nos dice este experto. Pero otras zonas se encargan antes de planificarlo. Desde hace tiempo, los investigadores saben que la corteza cerebral es parecida a un mapa geográfico. En vez de dibujar las fronteras de los países, el mapa cerebral asigna zonas específicas para el control de partes del cuerpo. La boca, el pene, los labios, las manos, las cejas, la lengua… Todo está representado en esta geografía neuronal. Las experiencias previas con estos pacientes con los electrodos implantados y a los que se les pide que muevan con la mente el cursor en una pantalla de ordenador sugieren que, en todos ellos, el punto donde se insertan los diminutos electrodos parece ser el mismo: se ilumina cuando ellos imaginan que pueden mover sus brazos paralizados. Si esto se generalizase, significaría que los cerebros de muchos parapléjicos son mucho más plásticos de lo que se pensaba. Construyen y envían las órdenes para ejecutar movimientos pese a que fueron desconectados de sus cuerpos hace años.

El espíritu de este tipo de investigaciones tiene un mantra: convertir el pensamiento en acción, nos explica José Carmena, un neurocientífico español que tiene su laboratorio en la Universidad de California en Berkeley. El sueño se está convirtiendo en realidad, si bien los primeros dispositivos cerebro-máquina son limitados. Habrá que esperar a las siguientes generaciones hasta que algún día colmen el vacío de las vidas de aquellos que perdieron la libertad de moverse por sí mismos. Carmena es optimista al respecto. “Piense en los primeros marcapasos. Eran enormes y salían cables de ellos. Ahora son pequeños y se implantan sin problemas en cualquier hospital”.

Uno de los hallazgos más sobresalientes que se desprenden de la investigación de este español radica en la plasticidad del cerebro para formar nuevos mapas. Cuando de niños aprendimos a mantener el equilibrio y pedalear en una bicicleta, nuestro cerebro lo memorizó. Por ello nos familiarizamos con la bicicleta aunque hayan transcurrido muchos años desde la última vez. Carmena cree que, de la misma manera que aprendemos a manejar una raqueta de tenis, o a no caernos con los esquíes, el cerebro es capaz de asignar nuevos circuitos neuronales para controlar un brazo robótico o una prótesis, que no tienen que ser los mismos circuitos que manejan los brazos y las piernas. El cerebro podría incorporar a sus mapas cerebrales la representación y el manejo de un artefacto robótico y reconocerlo como si formara parte de tu cuerpo. Sería la extensión perfecta de la voluntad humana plasmada en el control exquisito de la máquina. De momento, en sus experimentos con macacos, los animales tienen implantados microelectrodos en sus cortezas cerebrales motoras. Aprenden a mover un cursor con el pensamiento, desplazándolo por la pantalla de un ordenador hasta un punto, tras lo cual reciben un zumo como recompensa. Los animales lo lograron en una semana. Sus cerebros desarrollaron un nuevo mapa para controlar una parte artificial que no formaba parte de su cuerpo.

Carmena trabajó como investigador posdoctoral en el laboratorio de Miguel Nicolelis, un científico brasileño pionero que quiere sorprender al mundo en la inauguración del próximo Mundial de fútbol, que se celebrará en su país en 2014. Nicolelis está trabajando en la construcción de un exoesqueleto que obedezca las órdenes mentales de un tetrapléjico, y que le permita caminar por un campo de fútbol para inaugurar los mundiales. Con una diferencia sustancial: el cerebro también tiene que recibir impresiones y sentir el exoesqueleto como si fuera una parte más de su cuerpo. De momento, este investigador ha demostrado que es factible enviar información sensible al cerebro de un macaco, mediante filamentos que son más finos que un cabello. El animal puede decidir, entre tres círculos que tienen un aspecto idéntico, si uno de ellos tiene una textura más rugosa o más lisa. Pero no son sus dedos quienes le informan, sino las sensaciones traídas por esos finísimos electrodos.

El brazo de Luke, en referencia a la mano artificial que Luke Skywalker se coloca en el filme El imperio contraataca, existe. Se trata de una prótesis desarrollada por el investigador Dean Kamen y probada por Chuk Hildreth, que, 30 años atrás, perdió los dos brazos al electrocutarse mientras pintaba una subestación eléctrica. Hildreth ha probado el brazo de Luke y es capaz de sentirlo. Se ha convertido en un hombre biónico.

No es exactamente telepatía, pero piensas en algo y ese algo ocurre

El control de un brazo humano depende de unas 70.000 fibras que parten de la zona superior de la médula espinal. Esas fibras nerviosas discurren por los hombros hasta el axila, y de allí saltan al brazo. En el caso de Hildreth, un neurocirujano reconectó sus fibras a los músculos pectorales e implantó en ellos una serie de electrodos. Cuando Hildreth piensa en mover el brazo de metal, los músculos de su pecho se contraen. Los electrodos registran la señal y la envían a los motores de la prótesis. Hildreth también tiene bajo la piel un motor del tamaño de una chocolatina capaz de vibrar. El motor está conectado mediante un microprocesador a un sensor en la palma de su mano artificial. Cuando Hildreth coge un vaso de papel con delicadeza para no estrujarlo, el sensor vibra ligeramente, y la sensación que le llega a su brazo amputado es de ligereza. Si tiene que sostener un pesado taladro, la vibración es mucho mayor, por lo que Hildreth agarra el taladro con más fuerza para que no se le caiga. Este antiguo pintor controla los mandos del brazo de Luke con una serie de mandos tipo joystick instalados en sus zapatos, y los maneja con los dedos de los pies. “Puedo hacer cosas que me resultaron imposibles durante 26 años”, manifestó Hildreth a la publicación especializada IEEE Spectrum. “Como pelar un plátano sin hacerlo puré”. El brazo es el fruto de la compañía Deka Research and Development y su desarrollo costó más de 18 millones de dólares.

Rob Summers es otro caso excepcional. Quedó parapléjico cuando, a los 25 años, un coche le embistió y se dio a la fuga en el verano de 2006. Tenía por delante una prometedora carrera deportiva como jugador de béisbol. Le dijeron que jamás podría volver a andar ni mantenerse de pie. La ruta nerviosa que conectaba su cerebro con las piernas había quedado rota.

A pesar de ello, un estimulador eléctrico implantado en su médula le ha permitido, con entrenamiento, el milagro de sostenerse de pie durante algunos minutos, e incluso dar pasos en una cinta para correr. Summers se convirtió en el primer parapléjico que fue capaz de moverse por sí solo con la ayuda de la estimulación. El equipo de investigadores, liderado por Reggie Edgerton, neurocientífico de la Universidad de California en 

Los Ángeles (UCLA), publicó los resultados en la revista The Lancet. “Gracias a los experimentos con animales, sabemos que la médula espinal contiene una serie de sofisticados circuitos que realmente la hacen inteligente, hasta el punto de que puede aprender una función motora si se la enseña, y esto sucede incluso ante la total ausencia de señales del cerebro”, comentó Edgerton en un entrevista realizada por la UCLA. La médula espinal, por tanto, es inteligente y puede aprender por sí sola a estimular las piernas y recibir sus sensaciones. En opinión de Susan Harkema, neurocientífica de la Universidad de Louisville (EE UU), los nervios de la médula pueden hacer lo mismo que el cerebro. Pero el caso de Summers no puede generalizarse, advierte Edgerton. Su lesión medular, aunque muy severa, no fue completa. Eso quiere decir que en sus piernas retenía algo de sensibilidad, cosa que no sucede con las lesiones medulares radicales. 

Pero el hecho de ponerse de pie durante unos minutos es muy importante para una persona que no ha podido hacerlo en años.

La fusión entre el cerebro y la máquina, con intercambio mutuo de información, ya ha comenzado, pero queda mucho por hacer. Los dispositivos de interfaz que conectan a los enfermos mediante un cable y un enchufe a la electrónica aún no han salido del laboratorio. Donoghue quiere lograr interfaces inalámbricos. 

“No queremos que el enfermo tenga un enchufe en la cabeza. Piense en los teléfonos tradicionales. Cuando salieron, estaban fijados a la pared con un cable, al igual que el auricu­lar con el teléfono. Estamos ahora en esa etapa, pero queremos pasar a la siguiente, para convertir estos sistemas en algo totalmente inalámbrico, sin cables, para que la gente se mueva adonde quiera, y siempre lo lleven consigo”.

Los dispositivos interfaz tienen numerosas ventajas frente a otros sistemas no invasivos, como las caperuzas de electrodos, los cuales han permitido el control de una silla de ruedas o un cursor con un entrenamiento intensivo. Los primeros captan directamente el susurro de las neuronas. La señal se magnifica y procesa después en una computadora, y el análisis es cada vez más fino debido al avance de la informática. Las caperuzas de goma de electrodos, en cambio, se colocan con facilidad como un gorro, pero capturan mucho más ruido cerebral. “Imagine que está viendo un partido de fútbol entre España e Italia desde un globo, y desea saber cuáles son las instrucciones que les da el portero a los jugadores. Con la caperuza de electrodos, lo único que captaría es el rumor, las reacciones del público. Con nuestros dispositivos podría escuchar las conversaciones individuales, lo que el entrenador les dice a los jugadores”, explica Donoghue.

Los chips, sin embargo, no son aún duraderos. El caso de Cathy Hutchinson es excepcional. “El reto es conseguir que un dispositivo funcione durante décadas en la vida de una persona, que no se degrade con el tiempo y en tres años deje de funcionar”, destaca Carmena. Se trata de lograr implantes biocompatibles, que produzcan una señal clara y sin cables. En pocas décadas, estos dispositivos permitirían a los discapacitados controlar artefactos con el pensamiento de una manera natural. “No es exactamente telepatía, pero piensas en algo y ese algo ocurre”, dice Donoghue.

En un plano especulativo, uno podría pensar en un número de teléfono, el implante recogería la señal y la enviaría de forma inalámbrica a un aparato que marca el número pensado. “Aún no tenemos ni idea de cómo se representan los números en el cerebro. De momento, estamos tratando de replicar los pensamientos sobre mover brazos en el cerebro, y eso es ya todo un reto”.

Por su parte, el neurocientífico español José Carmena está convencido de que estas investigaciones abanderan una revolución sin precedentes. El sueño es lograr que algún día la mente humana maneje un artefacto robótico de una forma natural con la misma destreza con la que controla rutinariamente los movimientos de nuestro cuerpo. La tecnología no está disponible aún en la clínica, pero llegará. Ahora ya es posible convertir un pensamiento en acción. “Hace 10 años, esto era ciencia ficción”.

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El Paìs Ciencia

Científicos australianos presentan "ojo biónico" para los ciegos

Martes, 30 de marzo de 2010

Científicos australianos presentan "ojo biónico" para los ciegos

La iniciativa, en la que Camberra ha invertido 42 millones de dólares australianos (38,6 millones de dólares estadounidenses), "puede ser uno de los avances médicos más importantes de nuestra generación", afirmó el primer ministro, Kevin Rudd.

"El proyecto del ojo biónico permitirá a Australia mantenerse en la vanguardia de esta línea de investigación y comercialización, y puede devolver la vista a miles de personas en todo el mundo", dijo Rudd.

Según los científicos australianos, el invento se implanta parcialmente en el globo ocular y está diseñado para pacientes que sufren una pérdida de visión degenerativa y hereditaria causada por una condición genética conocida como retinitis pigmentosa.

El "ojo biónico" dispone de una minicámara, colocada sobre una lente, que captura imágenes y las envía a un procesador que puede guardarse en el bolsillo.

El dispositivo transmite una señal a la unidad dentro de la retina que estimula las neuronas vivas dentro de ésta, que a su vez mandan las imágenes al cerebro.

Los usuarios del "ojo biónico" no volverán a tener vista perfecta, pero se espera que puedan ser capaces de distinguir puntos de luz que el cerebro podrá reconstruir en imágenes.

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ABC.es

Un 'neurochip' en el cerebro permite mover los músculos afectados por una parálisis

Un 'neurochip' en el cerebro permite mover los músculos afectados por una parálisis

• Las neuronas no relacionadas con el movimiento también cumplieron una función motora
• Los autores apuestan por la "conexión artificial directa" entre células y músculos

Una cría de mono macaco trepa por el cuerpo de su madre. (Foto: S. Thong | REUTERS)

Actualizado miércoles 15/10/2008 19:04

MARÍA SAINZ

MADRID.- Para mover un músculo puede ser suficiente con activar una sola neurona, o al menos eso es lo que sucede en el cerebro de los monos. Los responsables de un concienzudo ensayo científico se han adentrado en la mente de estos primates para conocer mejor las bases del movimiento y, en última instancia, proponer nuevas líneas de trabajo que faciliten la vida de las personas con parálisis.

Hace escasos cuatro meses saltaba a la palestra el trabajo de un equipo de la Universidad de Pittsburgh (EEUU), en el que dos monos eran capaces de alimentarse moviendo un brazo biónico con la energía del pensamiento. Ahora, la revista 'Nature', la misma que publicó aquel documento, recoge en sus páginas una impactante investigación con distintos medios pero parecidos fines.

"Los monos 'Macaca memestrina' pueden controlar directamente la estimulación de los músculos empleando sólo la actividad de las neuronas de la corteza motora [una zona del cerebro implicada en el movimiento]", afirman sus autores, procedentes de la Universidad de Washington (EEUU).

Para llegar a esa conclusión, primero se implantó un electrodo en el cerebro de dos monos, que permitió grabar su actividad neuronal. A continuación, con un programa informático, se transformaron estos datos en señales capaces de estimular la muñeca de los animales. Como han explicado Chet T. Moritz y Eberhard E. Fetz, dos de estos expertos, en una rueda de prensa, "pusimos dos electrodos por cada músculo que quisimos estimular", y no se necesitó emplear "complejos algoritmos de descodificación ni brazos robóticos".

Jugando a un videojuego

En el experimento se estudió la mente de los macacos mientras jugaban a un simple videojuego, en el que tuvieron que mover la mano en varios sentidos. Cuando ya habían adquirido cierta pericia en esta tarea, los científicos anestesiaron su antebrazo para eliminar su función motora y su sensibilidad. A pesar de esta parálisis temporal, los animales continuaron moviendo el cursor con el impulso de la mente.

"Convertimos la actividad celular en una serie de estímulos proporcionales que se hicieron llegar a los músculos paralizados", explican los científicos estadounidenses. Como resultado, los monos no sólo fueron capaces de mover la extremidad paralizada sino que también contrajeron y extendieron la mano. Su habilidad fue mejorando según se incrementó el tiempo de prácticas.

Otro de los principales hallazgos del trabajo, financiado por los Institutos Nacionales de la Salud de EEUU (NIH, en sus siglas en inglés), tiene que ver con la naturaleza de las células implicadas en el proceso. En contra de lo que pudiera pensarse, "las neuronas pudieron controlar la estimulación funcional con igual destreza sin importar si previamente se habían asociado con el movimiento".

"Este resultado pone en evidencia la gran plasticidad del cerebro. A través del aprendizaje se puede variar la función de estas células y, en este caso, reclutarlas para que cumplan un papel motor", afirma Eberhard E. Fetz.

Una neurona para un músculo

El ensayo también presta especial atención al enorme potencial individual de las neuronas. El que una sola célula pueda mover un músculo tiene importantes implicaciones: "Los canales directos, que unen las células individuales y determinados músculos, pueden aportar al cerebro una información más clara sobre la actividad celular y permitir que los mecanismos innatos de aprendizaje motor ayuden a optimizar el control de las nuevas conexiones".

"Es la primera demostración de que las conexiones artificiales y directas entre las células corticales y los músculos pueden compensar los caminos fisiológicos interrumpidos y restaurar el movimiento voluntario de las extremidades paralizadas", subrayan los autores.

De aplicarse en humanos, podría restaurar acciones tan cotidianas como coger una taza o presionar una tecla. "El mayor desarrollo de este tipo de estrategias directas podría devolver los movimientos voluntarios a las personas con parálisis", concluye el documento.

Eso sí, antes de poder emplear esta técnica en personas, se deberá allanar el terreno para, entre otros objetivos, lograr electrodos que no provoquen rechazo o conseguir una tecnología 'wireless' que evite tener que introducir cables en el organismo humano.

Fuente:

El Mundo - Ciencia

"Homo Bionicus": La próxima evolución

¿Realidad o ficción? Un brazo movido por el pensamiento, unas prótesis tan eficaces o más que las propias piernas, ojos biónicos que realizarán el trabajo de las retinas dañadas... Un nuevo ser humano que los científicos anuncian para un futuro no tan lejano.




Una ínfima fracción de segundo antes de que yo mueva la mano, Daniel Pérez Marcos ya sabe que la voy a mover. Y cuando no la muevo, sino que sólo imagino que la muevo, también lo sabe. No es telepatía, sino electricidad. En estos momentos soy un sujeto de experimentación en el Instituto de Ciencias de Alicante; en concreto, en un laboratorio del Grupo de Fisiología del Córtex Cerebral que dirige Mavi Sánchez Vives. Tengo puesto un gorro de tela con pequeños agujeros redondos distribuidos a intervalos regulares, en los que hay colocados electrodos que registran la actividad eléctrica de decenas de miles de mis neuronas. Del gorro salen cables conectados a amplificadores, conectados a su vez a un ordenador. En la pantalla, un gráfico se mueve al ritmo de mis pensamientos. Por eso el investigador Daniel Pérez Marcos sabe lo que pienso.

Pienso en mover la mano. Y ahí está lo difícil: pensarlo, pero no hacerlo. ¿Lo ha probado? No es tan fácil. Hay que concentrarse; no prestar atención a los ruidos, a si hace frío o calor o a si se tiene la boca abierta o cerrada. Ni siquiera hay que esforzarse demasiado en tratar de hacerlo bien. Todas esas distracciones generan ruido mental, o sea, eléctrico, que confunde al ordenador, y el resultado es que el experimento no sale como al sujeto le gustaría. Una sensación frustrante. Sobre todo si se sabe que hay monas que han hecho pruebas parecidas, incluso mucho más sofisticadas, a la perfección.

El ejercicio consiste en mover con el pensamiento una mano; pero no la mano propia, sino una virtual. Para eso, además del gorro con electrodos, tengo unas gafas para ver en tres dimensiones, y estoy ante una gran pantalla que muestra un brazo izquierdo apoyado sobre una mesa tal como ahora lo está el mío. Lo que veo podría ser una extensión de mi propio brazo. Y debo lograr que el brazo virtual obedezca mis órdenes, unas órdenes que envío sólo con mis pensamientos. El código es: cuando pienso que muevo la mano izquierda, la mano del brazo virtual se cierra; cuando pienso que muevo los pies, se abre. ¿Cómo es posible? El área del cerebro que controla el movimiento de la mano izquierda es distinta de la que controla el movimiento de los pies; cuando las neuronas de una u otra área se activan, los electrodos lo detectan y envían la señal al ordenador, y éste, obviamente, a la mano virtual.

Bueno, abrir o cerrar una mano virtual tal vez no parezca una gran hazaña. Pero todo depende de quién la lleve a cabo. Una de las primeras frases escritas con un teclado visual por una tetrapléjica capaz de hacer un clic en cada letra con un cursor movido sólo con el pensamiento fue: “I love it” (“Me encanta”). El autor del experimento, John Donogue (Universidad de Brown, Providence, Estados Unidos) le había preguntado: “¿Te gusta esta técnica?”. Donogue es uno de los pioneros en este campo de las órdenes mentales, pero no es ni mucho menos el único. Ésta es un área en auténtica explosión. También en Europa y Asia, varios laboratorios tratan de usar el pensamiento para mover no sólo cursores, sino brazos mecánicos, sillas de ruedas, sofisticadas prótesis… Y lo más de lo más, el bucle del bucle: a uno mismo. El objetivo último es que cualquiera pueda pasearse virtualmente por un mundo digital al estilo de Second life, pero sintiéndose realmente allí. ¿Posible?

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