Los órganos y miembros artificiales se perfeccionan cada día más. ¡Sorprendete!
Quienes han perdido una mano afirman que lo que más extrañan es poder hacer cosas sencillas, como sostener un vaso de plástico sin aplastarlo o levantar una hoja de papel de una superficie plana.
Adrian Ware, electricista australiano de 32 años, perdió la mitad del brazo derecho hace casi una
década a causa de una terrible descarga eléctrica. Le colocaron una prótesis, pero durante años sólo pudo usar la mano izquierda. Entonces, a fines de 2007, se convirtió en el primer australiano en recibir el implante de una mano biónica. Ahora puede mover los cinco dedos por separado, agarrar objetos y girar la muñeca. “Me ha dado muchísima confianza —dice del aparato, importado del Reino Unido—. Ya no me preocupa que se me caigan las cosas”.
La creación del hombre nuclear de la famosa serie de televisión de los años 70 quizás haya costado millones de dólares, pero hoy esa fantasía está muy cerca de hacerse realidad. En los últimos cinco años, científicos de todo el mundo han logrado enormes avances en el campo de la biónica médica: desde ojos y oídos hasta corazones y riñones artificiales.
Aunque los pacientes del futuro no tendrán los superpoderes de Steve Austin, el máximo luchador estadounisende, la revolución biónica hará maravillas: las partes amputadas o dañadas del cuerpo podrán reemplazarse con prótesis que funcionarán casi tan perfectamente como los órganos y miembros naturales.
La biónica, aplicación de los conocimientos biológicos al diseño y fabricación de dispositivos electrónicos y mécanicos, parte de la base de que el cuerpo humano tiene una carga eléctrica natural: los millones de células que lo integran son microbaterías provistas de la vigésima parte de la carga de una pila de 1,5 voltio. Las células se comunican entre sí por medio de señales eléctricas y del consiguiente intercambio de proteínas. En teoría, si se hace pasar electricidad por una parte del cuerpo de manera dirigida, se puede regular su funcionamiento a nivel molecular y, de esta forma,
estimular nervios y músculos para que funcionen normalmente. Las posibilidades son infinitas.
El marcapasos, por ejemplo, desde hace muchos años se usa para estimular el músculo cardíaco por medio de electricidad. Más recientemente se ha logrado disminuir los temblores de la enfermedad de Parkinson con una técnica llamada estimulación cerebral profunda, que consiste en la inserción quirúrgica de electrodos en una zona específica del cerebro.
El primer implante biónico exitoso, el coclear, fue creado en Australia por el profesor Graeme Clark hace unos 30 años. Este aparato, que reemplaza la función de la cóclea (o caracol) del oído interno, ha devuelto la audición a miles de personas sordas.
Aunque el implante coclear aún dista de ser perfecto, admite Clark, los esfuerzos por mejorarlo han permitido aprender mucho sobre la transmisión de impulsos eléctricos al
tejido nervioso. En Australia, el Instituto del Oído Biónico, el Hospital Saint Vincent y la Universidad de Wollongong están investigando muchas otras áreas en que podría aplicarse la biónica médica para cambiar vidas.
En todo el mundo ya se está trabajando para hacer que los parapléjicos sientan, caminen y controlen su entorno con el pensamiento; que los sordos oigan con claridad, que los ciegos vean y que los ancianos recuperen el sentido del equilibrio. Las extremidades artificiales estarán bajo el control del cerebro y funcionarán tan bien como las naturales.
Lo que impulsa toda esta actividad es el desarrollo de nuevos materiales y técnicas que mejoran la eficacia de los implantes biónicos. Los plásticos inteligentes regulan con precisión el flujo de electricidad; la nanotecnología permite manipular la materia a nivel molecular a fin de crear mejores recubrimientos para las prótesis, y los científicos están inventando dispositivos implantables de liberación lenta de fármacos y antibióticos.
Los ingenieros eléctricos están desarrollando otras tecnologías revolucionarias. Ahora es posible implantar muchos más electrodos y tener mayor control sobre ellos; la tecnología inalámbrica está ayudando a perfeccionar los aparatos de comunicación y hacer implantes más pequeños e inteligentes, y nuevas microbaterías permiten mantener un suministro de energía eficiente desde el interior del cuerpo.
“Con estos avances podemos controlar mejor la estimulación de nervios dañados”, dice Rob Shepherd, director del Instituto del Oído Biónico.
En algunas partes del mundo ya se está trabajando con polímeros orgánicos. Estos plásticos conductores de electricidad pueden manipularse para que reaccionen de formas específicas al aplicarles una corriente eléctrica y programarse para que absorban o repelan proteínas, agua o ADN, según la parte del cuerpo en que se coloquen, explica Gordon Wallace, del Instituto de Investigación de Polímeros Inteligentes de la Universidad de Wollongong. En el caso del implante coclear, por ejemplo, lo anterior podría significar una mejor interacción entre el aparato y las células nerviosas del oído. Y el dispositivo podría tener una aplicación aún más importante: reparar daños de médula espinal.
Cuando los nervios se lesionan, la regeneración suele ocurrir de manera errática. Es por eso que quienes se lesionan la médula espinal pierden toda sensibilidad: los nervios no se reconectan bien en la zona dañada. Con el uso de los nuevos polímeros podría controlarse la reconexión de los nervios y reparar el daño.
La nanotecnología permite crear tubos de carbono miles de veces más delgados que un cabello humano para construir un soporte sobre el cual los nervios puedan regenerarse. Con los polímeros inteligentes se podría encontrar la combinación correcta de factores de crecimiento y de inhibición para que los nervios se reconecten, lo que permitiría restablecer la sensibilidad, asegurar que los mensajes cerebrales se transmitieran por los nervios nuevos y devolver al paciente la capacidad de caminar. El profesor Graeme Clark prevé la creación de un prototipo del soporte polimérico en un plazo de cinco años.
Cliff Wise, ex maestro australiano, hace 20 años cayó del techo de su casa de veraneo y quedó tetrapléjico. Aunque los avances médicos que ha visto desde entonces no le han devuelto la sensibilidad y el movimiento, aún conserva las esperanzas. “Mi cuerpo se ha atrofiado tanto que una cura total me causaría mucho dolor —dice—. Pero si hubiese una cura que permitiera una regeneración neuronal rápida a las personas recién lesionadas, cuando su cuerpo aún está en condiciones de sanar, sería maravilloso”.
En todo el mundo se compite por desarrollar un ojo biónico. Un prototipo probado ya en algunos pacientes permitió a un hombre completamente ciego ver destellos de luz por primera vez en años. “Fue una mezcla de estupor, sorpresa y felicidad”, dice Vivek Chowdhury, de la Fundación Australiana del Ojo Biónico del Hospital Príncipe de Gales, en Sydney.
Científicos australianos ya trabajan también en un implante cerebral para controlar la epilepsia. El dispositivo detectaría un ataque midiendo la actividad eléctrica y podría detenerlo estimulando la zona de origen.
Las prótesis estarán bajo el control del cerebro y funcionarán tan bien como las naturales.
Otros países han hecho grandes adelantos en prótesis de extremidades, y pronto podría haber también lenguas, pulmones, riñones, estómagos e incluso músculos artificiales. La biónica podría beneficiar también a personas con incontinencia, ya que las ayudaría a recuperar el control de los esfínteres de vejiga y ano.
Pasarán años antes de que estas innovaciones se vuelvan una realidad para los pacientes. Además de lo costosas que son las prótesis, no es fácil reunir a especialistas de campos muy diversos (cirujanos, ingenieros, científicos moleculares, químicos) para que trabajen juntos.
Pero eso es exactamente lo que hizo Graeme Clark en los años 70. Las maravillas de la biónica ya no surgen solamente de la imaginación de los escritores de ciencia ficción.
Extremidades
La mano biónica del australiano Adrian Ware fue creada por la empresa británica Touch Bionics. Unos electrodos insertos en su piel captan señales eléctricas de los músculos del resto del brazo, y un sistema de control le permite mover cada dedo por separado y recoger objetos con delicadeza y precisión.
“Nuestra meta es conectar estos dispositivos directamente al cerebro a fin de que la persona los controle con la mente y recupere la sensación táctil”, dice Stuart Mead, presidente de Touch Bionics.
Por su parte, científicos de la Universidad Vanderbilt han diseñado un prototipo de brazo biónico que combina una prótesis mecánica con un motor cohete en miniatura. Es tan fuerte como un brazo real, pesa lo mismo y funciona casi igual: la muñeca gira y se dobla, y los dedos se abren y cierran por separado.
El prototipo usa más energía que las prótesis actuales. Como una batería normal habría sido demasiado pesada, el ingeniero Michael Goldfarb miniaturizó el sistema del motor cohete que utiliza un transbordador espacial en órbita: un catalizador contenido en una fuente de energía del tamaño de un lápiz hace hervir agua oxigenada, lo cual genera vapor que abre y cierra las válvulas que mueven las articulaciones del brazo.
Investigadores de la Universidad de Virginia han logrado reconstruir ligamentos desgarrados de rodillas de conejos con una biomatriz sintética recubierta con células cultivadas de ligamento.
Ojo
La película Viaje a las estrellas nos muestra un futuro en el que los ciegos pueden ver usando unos simples anteojos. No hemos llegado a tanto… todavía. Sin embargo, médicos
australianos ya han logrado algo que era inimaginable hace una década: dotar de “visión” a personas ciegas.
Cirujanos de la Fundación Australiana del Ojo Biónico, con sede en Sydney, han logrado devolver sensaciones visuales básicas a pacientes ciegos mediante la implantación de microelectrodos en la membrana externa del ojo o en el área visual del cerebro.
El paciente usa unos anteojos (u otro dispositivo) con una minicámara montada en el armazón, y las imágenes que ésta capta son procesadas por una computadora de bolsillo que las convierte en estímulos eléctricos.
Cuando estos estímulos se transmiten a los electrodos, la persona ve una matriz de puntitos luminosos
que representan la figura u objeto.
“Al tener una idea de los objetos grandes y vanos de puertas que hay dentro de su campo visual, el paciente puede esquivar obstáculos y aumentar su movilidad”, explica el doctor Vivek Chowdhury, miembro de la fundación.
Expertos del Instituto del Oído Biónico de Australia e investigadores de los Estados Unidos, Alemania y Bélgica han logrado implantar los electrodos en la retina misma.
En la Universidad del Sur de California, los implantes retinianos ya han hecho posible que algunas personas ciegas vean luz, movimientos y formas.
Esos implantes, desarrollados en 2002, usan solamente unos 16 electrodos.
De acuerdo con el profesor Rob Shepherd, los implantes de alta resolución provistos de cientos de electrodos podrían llegar a devolver la vista a personas con ceguera por envejecimiento.
Corazón
En los Estados Unidos ya se puso a la venta el primer corazón artificial implantable del mundo para enfermos de insuficiencia cardíaca y otras cardiopatías graves cuyo único tratamiento posible es el trasplante.
El AbioCor, que funciona con baterías, ocupa el lugar del corazón natural en el pecho, mantiene el ritmo cardíaco y bombea sangre a los pulmones y al resto del cuerpo. Lo que lo hace extraordinario es que es completamente implantable: los pacientes no tienen que estar conectados con cables o tubos a enormes máquinas.
El aparato, fabricado por la empresa Abiomed y aprobado como producto comercial por la autoridad sanitaria en 2007, consta de tres partes internas —una unidad torácica, una batería recargable y un diminuto mecanismo electrónico— y un juego de baterías externo.
La unidad torácica consta de dos ventrículos artificiales, válvulas y un sistema hidráulico
de bombeo impulsado por un motor.
El mecanismo electrónico monitoriza y controla la velocidad de bombeo de acuerdo con las necesidades fisiológicas del paciente. La batería interna se recarga con el juego de baterías externo a través de la piel mediante la llamada transmisión transcutánea de
energía.
Cerebro
Una nueva tecnología desarrollada en los Estados Unidos podría permitir a personas con discapacidades físicas graves controlar con la mente el televisor, el teléfono y las luces de la casa.
El sistema BrainGate utiliza tecnología cibercinética para analizar el lenguaje de las neuronas. Un chip (a la derecha) implantado en el cerebro de una persona tetrapléjica analiza las señales neuronales, que se siguen generando aunque no lleguen a brazos y piernas, y, con sólo pensar, el paciente las convierte en movimientos de cursor en una computadora. También se está trabajando con esta tecnología para que los paralíticos puedan controlar con la mente prótesis, sillas de ruedas y, en el futuro, su respiración, movimientos intestinales y vejiga.
En muchos lugares se está probando un posible tratamiento de la depresión que usa la técnica de estimulación cerebral profunda, y científicos de la Universidad del Sur de California están desarrollando un hipocampo artificial, parte del cerebro que interviene en la formación de recuerdos nuevos, el estado de ánimo y la conciencia.
Un chip de silicio implantable podría suplir las funciones de partes dañadas del cerebro.
Si bien no se ha probado aún con personas, ofrece esperanza a quienes sufren daño cerebral como secuela de apoplejía, mal de Parkinson o enfermedad de Alzheimer.
Oído
El oído biónico es el único dispositivo que permite oír a personas con sordera total. Con él, bebés menores de un año de edad pueden aprender a hablar normalmente.
Se implanta un receptor debajo de la piel, detrás de la oreja; sus circuitos envían impulsos eléctricos
a la cóclea, y una antena recibe señales de radiofrecuencia de una bobina externa. Un micrófono exterior capta los sonidos y los envía al procesador de lenguaje, que los convierte en un código eléctrico que se transmite al implante interno a través de la piel. Una vez que el implante decodifica la señal, manda una cantidad exacta de electricidad a los electrodos de la cóclea para estimular sus terminaciones nerviosas, y entonces los mensajes son enviados al cerebro para que los convierta en sonidos e interprete su significado.
Los científicos pretenden mejorar el funcionamiento del oído biónico en lugares ruidosos y la apreciación musical, así como restaurar la audición usando una proteína llamada factor de crecimiento nervioso.
Rinón
Científicos estadounidenses están desarrollando un riñón biónico que podría terminar con la necesidad constante de diálisis o la urgencia de un trasplante de las 900.000 personas en todo el mundo que padecen insuficiencia renal avanzada.
El riñón artificial, o “filtro nefrítico humano”, consta de dos membranas que suplen la función renal: eliminan toxinas de la sangre y mantienen el equilibrio de electrolitos
y agua mediante la reabsorción de sales y otros
nutrientes.
Un avance tecnológico permite que esas membranas artificiales controlen con gran precisión lo que pasa a través de sus poros, que son de tamaño atómico. El material filtrado pasaría a una bolsa externa, junto con agua, para ser desechado, y los nutrientes, las sales y el calcio permanecerían en el cuerpo.
Al principio el aparato será del tamaño de un libro mediano, pero el uso de la nanotecnología más adelante podría hacerlo bastante pequeño como para volverlo implantable.
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