Marcar las teclas del teléfono, pasar las páginas de un libro, atarse los cordones, sujetar a tu hijo sin miedo de apretujarle demasiado… ¡Parece tan fácil y cuánta complejidad hasta ajustar y coordinar las órdenes del cerebro con los más de 20 huesos y 15 músculos que componen la mano humana! Para un bebé supone un reto por su sistema nervioso aún inmaduro. Incluso para un chimpancé sería misión imposible, ya que su capacidad cerebral está muy lejos de llegar a tal refinamiento. Y también parecía un sueño inimaginable para el danés Dennis Aabo Sorensen, de 36 años, que perdió la mano izquierda una década atrás mientras manipulaba fuegos artificiales. Hasta ahora, sus prótesis le permitían cierta autonomía, pero movimientos básicos y torpes, y al no proporcionarle ninguna sensación, a menudo aplastaba o rompía los objetos que intentaba agarrar.
La prótesis transmite la información al cerebro para que este module la fuerza adecuada para sujetar el objeto
Su mayor anhelo era un poco de motricidad fina y cierta precisión en sus movimientos. Y se cumplió el 26 de enero de 2013 gracias a un grupo de ingenieros europeos que desarrollaron una mano biónica que se conecta directamente con los nervios y envía sensaciones del tacto acerca de la forma, tamaño y la textura de distintos objetos. “Puedo percibir si es suave o duro, redondo o cuadrado. Siento cosas que no había experimentado desde hacía más de nueve años”, expresaba Sorensen. Al probar por primera vez la prótesis Lifehand 2, logró identificar con una eficacia del 88% las diferentes formas (una botella, un bate de béisbol y una mandarina) que le dieron, y en un 78% la dureza de la madera, el plástico y el algodón. Y según el objeto, palpaba cada uno con la fuerza oportuna.
A la venta en cinco años
Sorensen se sometió a una cirugía larguísima en el Hospital Gemelli de Roma, donde un grupo de cirujanos y neurólogos implantó electrodos transneurales, ultrafinos y de máxima precisión, a los nervios periféricos de su brazo izquierdo. Después de 19 días de pruebas preliminares, el ingeniero Micera Silvestro, que lidera esta investigación llevada a cabo en el Instituto de Biorrobótica de Pisa, en Italia, y en la École Polytechnique Fédérale de Lausana, en Suiza, conectó la prótesis a los electrodos todos los días durante una semana para que estos retransmitieran señales eléctricas directamente al sistema nervioso y, al mismo tiempo, que Sorensen se habituara al uso de la nueva extremidad.
Ahora, Micera y su equipo siguen trabajando en su perfeccionamiento hasta conseguir un tacto lo más natural posible y ampliar el abanico de texturas y formas reconocibles. Quizá dentro de unos cinco años –15 como mucho– la mano biónica pueda comercializarse a precios razonables.
Para Xavier Navarro, director del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología de la Universitat Autònoma de Barcelona: “Es un paso más para lograr una interfaz, un circuito de conexión física y funcional, entre el hombre y la máquina. Ya no es solo el cerebro el que envía señales a la mano, sino que la prótesis emite la información al cerebro para que este module la fuerza con la que sostiene un objeto”. Navarro y su equipo han colaborado en las primeras fases de esta investigación y ahora trabajan en la regeneración y recuperación funcional de lesiones en nervios periféricos y de médula espinal, y en el desarrollo de interfaces neurales y neuroprótesis del sistema nervioso lesionado.
También Eduardo Fernández Jover, director del Grupo de Neuroingeniería Biomédica de la Universidad Miguel Hernández de Elche, valora el alcance de esta mano biótica: “Demuestra que es posible comunicarnos de manera bidireccional con el sistema nervioso; es decir, enviar mensajes al cerebro. Lo hace de una manera segura y eficaz, restableciendo, al menos parcialmente, las funciones perdidas en ciertas enfermedades y accidentes. Esto representa un gran avance en los campos de la bioingeniería y la neurotecnología”.
Próximo paso, los ciegos
Detrás de este logro hay mucho trabajo preliminar y una gran alianza universal de conocimientos: neuroanatomía, neurobiología, ingeniería y algoritmos informáticos.
Como muestra, Fernández Jover expone algunos de los dispositivos que está desarrollando su equipo para ayudar a mejorar las capacidades cognitivas, comunicativas y físicas de personas que sufren discapacidades motoras o sensoriales. Un ejemplo son las neuroprótesis diseñadas para interaccionar con la parte del cerebro que procesa la visión, para pacientes ciegos o con poca visión.
Por otro lado, se une al doctor Richard Normann, de la Universidad de Utah (Estados Unidos), en el desarrollo de microtecnologías y microelectrodos con dimensiones cada vez más similares a neuronas.
Las prótesis biónicas han sido también las estrellas en la última edición de la Feria Internacional de la Electrónica CES, gracias a la presentación de dispositivos antigravedad, que disminuyen la fuerza de impacto del suelo al caminar, piernas biónicas, que responden a los pensamientos e impulsos cerebrales de su usuario, y exoesqueletos con capacidades de movimiento y habilidades muy cercanas al mecanismo humano.
Ya se está trabajando en un microchip que devolverá la memoria a las células nerviosas dañadas
Son auténticas proezas de la ingeniería, pero ¿hasta dónde puede llegar la fusión entre cerebro y máquina, entre la capacidad humana y la tecnología? Para Xavier Navarro hay una cosa clara: “La neuroingeniería se mueve a gran velocidad en esa interacción entre máquina, organismo y procesos mentales, tanto que ha empezado a devolver a muchos gran parte de lo que perdieron, reparando fallos y recuperando algunas de sus funciones, a veces incluso con sus habilidades originales mejoradas”.
Y lo más importante, según Miguel Nicolelis, del Centro Médico de la Universidad de Duke (Estados Unidos) no son solo los dispositivos, sino el enorme aprendizaje para la ciencia sobre la actividad de los circuitos neuronales que controlan el comportamiento humano. Por ejemplo, investigadores del Cleveland Veterans Affairs Medical Center y de la Case Western Reserve University observaron las neuronas durante el desarrollo y consolidación de sus conexiones con el fin de determinar de qué modo el cerebro restaura las funciones perdidas y si hay un tiempo óptimo después de la lesión en que se deba implantar el dispositivo que restaure dicha capacidad.
El neuroingeniero Theodore Berger, de la Universidad del Sur de California (Los Ángeles), ha centrado sus investigaciones en el hipocampo, un área esencial en el aprendizaje y el recuerdo, y cree haber encontrado un dispositivo capaz de restaurar la memoria en las células cerebrales reemplazando las dañadas del mismo modo que una prótesis sustituye a un miembro amputado. Cree que dentro de unos quince años podría implantarse un microchip capaz de leer las señales neuronales de tejido sano, ayudar en su procesamiento, almacenar memoria y crear asimismo nuevos recuerdos.
El chip, de unos dos milímetros cuadrados, representa la actividad de unas 12.000 neuronas y ayudaría a las personas afectadas por enfermedades neurológicas o un accidente cerebrovascular.
Falta ahora probar la prótesis en roedores y después en monos entrenados para realizar pruebas de memoria. La idea de Berger ha generado mucha controversia; más aún tratándose de algo tan enigmático como es el cerebro.
¿Llega el hombre biónico?
Hay muchos interrogantes abiertos, pero la neuroingeniería es esa clase de ciencia que puede cambiar el mundo. De momento, ha conseguido adentrarse en el cerebro humano como ninguna otra rama. ¿Un sueño? Reproducir, aunque fuese por un instante, la actividad cerebral. Hace solo unas décadas, los amputados cubrían sus muñones con un calcetín. Ya estamos acostumbrados a ver a atletas como la estadounidense Aimée Mullins correr a pleno rendimiento con sus paletas de fibra de carbono. Y el próximo 13 de junio, el Mundial de Fútbol 2014 arrancará en Brasil con la patada que dará un joven con parálisis, gracias a un exoesqueleto controlado por la mente, diseñado por Miguel Nicolelis. Un sistema de electrodos colocados en el cuero cabelludo conecta el dispositivo con el cerebro y le permite, además de caminar, replicar la sensación de tocar el suelo y patear el balón.
Si el hombre biónico ha empezado a sacar músculo para revolucionar la vida de miles de personas en el futuro, será mejor dejarle avanzar poco a poco, sin fatigar sus ligamentos prematuramente. Como dice Fernández Jover: “Considerando todas las posibilidades y sin crear falsas esperanzas que puedan restar credibilidad”.
