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Martes, 21 enero 2014
Robótica

Cíborgs, cruzando de la ciencia-ficción a la realidad

Sofisticados implantes médicos, interfaces cerebro-máquina cada vez más complejas, e insectos gobernados por control remoto. Son solo algunos de los fascinantes ejemplos de lo que se está consiguiendo en el campo de los cíborgs, el campo en el que se fusiona la biología con la robótica, lo vivo con lo artificial. Las combinaciones entre máquinas y organismos vivientes tienen sin duda un gran potencial positivo, pero tampoco puede negarse que vienen acompañadas por importantes dudas éticas.

Esa compleja situación que ya se atisba ha sido analizada a fondo en un informe elaborado por científicos del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania, quienes también han debatido sobre los aspectos tecnológicos del fenómeno cíborg, así como las oportunidades que ofrece y los riesgos que entraña.

Los cíborgs son bien conocidos en la cultura popular por novelas y películas de ciencia-ficción, en las que son organismos con cualidades de robots y de entes vivos, lo que les dota, en teoría, de lo mejor de ambos mundos. La palabra cíborg (cyborg en inglés) proviene del término inglés "cybernetic organism" (organismo cibernético). De hecho, ya existen cíborgs que combinan sistemas robóticos con materia viviente. Los investigadores Christof M. Niemeyer y Stefan Giselbrecht, del Instituto para Interfaces Biológicas 1 (IBG 1), dependiente del KIT, y Bastian E. Rapp, del Instituto de Tecnología de la Microestructura (IMT), señalan que esto es particularmente apreciable en los implantes médicos.

En los últimos años se han logrado notables avances científicos y tecnológicos en el naciente campo de los cíborgs. A este éxito han contribuido desarrollos tales como los implantes médicos basados en materiales inteligentes que reaccionan automáticamente a cambios en las condiciones del entorno, el salto espectacular en el diseño asistido por ordenador, el desarrollo de técnicas avanzadas de fabricación basada en datos de tomografía por resonancia magnética, y la capacidad cada vez más sofisticada de modificar a voluntad superficies artificiales para una mejor integración en ella de tejidos vivos. Por ejemplo, al respecto de esto último, en el KIT se desarrollaron revestimientos especiales para superficies, a fin de poder integrar exitosamente en ellas tejidos vivos y evitar reacciones de inflamación y otros efectos.

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Recreación artística de la creciente comunicación y conectividad entre hombre y máquina, una tendencia en cuyo horizonte tecnológico se atisban portentos fascinantes y que discurre por un camino en el que se dan cita la química, la biomedicina y la robótica. (Imagen: KIT / S. Giselbrecht, R. Meyer, B. Rapp)

Los avances en microelectrónica y tecnología de semiconductores han sido la base de los implantes electrónicos que controlan, restablecen o mejoran funciones del cuerpo humano, como marcapasos, implantes de retina, implantes auditivos, o implantes para estimulación cerebral profunda destinados a mitigar el dolor crónico o el Mal de Parkinson. Actualmente, los avances en bioelectrónica se combinan con sistemas robóticos para diseñar neuroprótesis de alta complejidad. Los científicos están trabajando en interfaces cerebro-ordenador que establezcan un contacto físico directo con el cerebro. Estas interfaces se utilizan, entre otras cosas, para controlar prótesis y más específicamente movimientos complejos, tales como los necesarios para agarrar un objeto, que dependen de muchas variables, no solo de la forma y peso del objeto, sino también de su fragilidad. (Es obvio, por ejemplo, que no es lo mismo agarrar un huevo que una pelota de tenis.)

Las interfaces cerebro-ordenador son además herramientas importantes en las neurociencias, ya que proporcionan información sobre el funcionamiento interno del cerebro. Para la comunicación entre dispositivos artificiales y órganos o tejidos vivos se pueden utilizar no solo señales eléctricas, sino también sustancias que son liberadas en lugares o momentos específicos por sistemas micro y nanofluídicos implantados.

A menudo se considera a las interfaces cerebro-ordenador como meros proveedores de señales provenientes del cerebro. Sin embargo, también se les puede usar para enviar señales al cerebro, algo que es una cuestión muy controvertida desde el punto de vista ético. "Las interfaces cerebro-ordenador implantadas que envían señales a nervios, músculos, o directamente al cerebro, ya se utilizan de forma rutinaria, por ejemplo en marcapasos o implantes para estimulación cerebral profunda", explica el profesor Christof M. Niemeyer, del KIT. "Pero estas señales no están pensadas para controlar a todo el organismo ni son apropiadas para ello (los cerebros de la mayoría de los organismos vivos son demasiado complejos)".

Los cerebros de organismos inferiores, como los insectos, son menos complejos. Tan pronto como se les acopla una señal adecuada, comienza a ejecutarse un cierto programa de movimiento, como el de correr o el de volar. Los llamados BioBots, o sea, insectos grandes con unidades de control electrónicas y microfluídicas implantadas, se han comenzado a utilizar, experimentalmente, en lo que constituye una generación de cíborgs de muy baja inteligencia, y entre los diseños más ambiciosos destaca, por ejemplo, el de cíborgs voladores pequeños para misiones de vigilancia y rescate.

Otra vía de aprovechamiento de los cíborgs es la de emplearlos como sistemas modelo en las neurociencias, con el fin de comprender mejor el funcionamiento de las diversas partes del cerebro.

Muchos implantes médicos que se utilizan durante un largo tiempo dependen de una fuente fiable de energía. En la actualidad, ya se trabaja en métodos avanzados para energizar tales implantes utilizando la energía térmica, cinética, eléctrica o química del cuerpo del propio paciente, casi como si el implante fuese un órgano más.

La conclusión de Stefan Giselbrecht, Bastian E. Rapp, y Christof M. Niemeyer es que los avances que combinan dispositivos artificiales con materia viva tienen un potencial fascinante. Esos avances pueden mejorar considerablemente la calidad de vida de muchas personas, sobre todo en el aspecto médico. Sin embargo, la vertiente ética y social del fenómeno no puede perderse de vista bajo ningún concepto.

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