Sentidos de última generación

Tecnologías como los chips de retina, la optogenética, las narices y lenguas artificiales y los implantes de oído medio se ponen de nuestro lado para tratar problemas sensoriales.

Mujer ojo tecnología
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Si nos acercamos a cualquier facultad de periodismo y preguntamos a alguno de sus estudiantes, la mayoría conocerá al canadiense Marshall McLuhan. Este teórico de la comunicación acuñó la conocida frase de “el medio es el mensaje”, haciendo referencia a la importancia de la forma en la que recibimos la información.

Mucho menos conocidas son otras ideas suyas, como la que se refiere a las tecnologías como prolongaciones de los sentidos humanos. La vista, el oído, el olfato, el gusto y el tacto han evolucionado a lo largo de cientos de miles de años y la tecnología, en el sentido más amplio del término y como vislumbró McLuhan, está consiguiendo reparar estas capacidades cuando están dañadas o, incluso, mejorarlas cuando se encuentran en buen estado. Inteligencia artificial, nuevos materiales, microcirugía, nanotecnología o big data configuran una nueva generación sensorial.

Vista

Aunque todos los sentidos son importantes, si pensamos en nuestro día a día sin uno de ellos, la vista sería el último que querríamos perder. La tecnología en el campo de la visión ha avanzado mucho en la última década y, hoy, abarca lentes para mejorar la visión, simuladores visuales para corregir los defectos del ojo y realidad aumentada, que utiliza dispositivos para combinar contenido digital con el mundo real.

Para personas que sufren diferentes tipos de ceguera, también están los chips de retina, un sistema de visión artificial que estimula eléctricamente las células nerviosas de la retina, reemplazando a las células fotorreceptoras dañadas para transmitir la información visual al cerebro a través del nervio óptico.

¿Podrían servir para mejorar capacidades sanas y tener una supervisión? Enrique Josua Fernández, profesor del Instituto Universitario de Investigación en Óptica y Nanofísica de la Universidad de Murcia y responsable del comité de Ciencias de la Visión de la Sociedad Española de Óptica, se muestra escéptico. “La implantación de estos chips se realiza quirúrgicamente, por lo que es un proceso muy invasivo y con riesgos. Los potenciales beneficios de estos implantes en personas sanas en el futuro, como sensibilidad aumentada y extendida a otras frecuencias fuera del espectro visible, no creo que compensen”, mantiene.

En paralelo, la optogenética también está consiguiendo avances importantes para tratar trastornos relacionados con el cerebro. Basada en haces de luz, esta tecnología se está probando para quienes tengan degeneración macular relacionada con la edad, que causa pérdida de visión en mayores de cincuenta años.

En el campo de las lentes, un equipo de científicos israelíes ha incorporado dispositivos ópticos ultrafinos, conocidos como metasuperficies, en lentes de contacto estándar para corregir un tipo de daltonismo, en concreto, el que sufren personas que tienen problemas para distinguir el rojo del verde. Entre sus principales ventajas, está la personalización.

“Nuestro dispositivo ofrece una respuesta óptica a medida y, por lo tanto, podemos optimizarla para cada persona”, explica Sharon Karepov, investigadora del Departamento de Electrónica Física de la Universidad de Tel Aviv.

Otro tipo de dispositivos están enfocados a olvidar las gafas y corregir defectos como la vista cansada, que ocurre cuando, con la edad, el cristalino se vuelve más rígido, perdiendo su capacidad para enfocar objetos de forma dinámica. Una nueva lente diseñada por científicos del CSIC es capaz de replicar la capacidad que tiene el cristalino joven de acomodar la visión a objetos lejanos y cercanos de manera dinámica.

Por otro lado, si hay un ejemplo de tecnología innovadora que no cumplió con las expectativas generadas, son las conocidas como smart glasses o gafas inteligentes. En opinión de Fernández, su fracaso se explica porque no tenían aplicaciones concretas. En cuanto a estética, aunque los diseños hayan ido evolucionando, no acaban de integrarse bien en monturas sencillas, a lo que se añaden problemas relacionados con la privacidad y la seguridad. “Nos parece inquietante hablar o interactuar con alguien que tal vez está registrando nuestra imagen”, señala el experto.

La realidad aumentada tampoco termina de despegar aunque ha vuelto a ponerse de moda durante la pandemia de coronavirus. “Su atractivo está en conseguir que un ordenador interprete tu entorno y coloque objetos digitales de forma natural en la escena”, describe Stephen Hicks, cofundador y director de Innovación de la compañía inglesa OxSight, que desarrolla gafas inteligentes para ayudar a personas con discapacidad visual.

Los científicos también están investigando cómo sustituir las pantallas de los teléfonos móviles que gastan mucha energía y derrochan luz por un dispositivo de visualización cercano al ojo que reduzca este consumo energético. Es precisamente lo que hace Christopher Martínez, ingeniero de investigación en el departamento de Óptica y Fotónica de la Comisión Francesa de Energía Atómica y Energía Alternativa. “Nuestro objetivo no es mejorar el sentido de la vista, sino averiguar de qué forma podemos ayudar a las personas a administrar el flujo de información visual que tenemos hoy”, puntualiza.

Olfato

Igual que ahora compartimos una imagen o un audio a través del móvil, los ingenieros se afanan por que pronto seamos capaces de intercambiar olores. Un primer paso son las narices artificiales, como la que han diseñado Tai Hyun Park y su equipo de científicos coreanos.

El dispositivo es una nariz bioelectrónica capaz de detectar un alimento en las primeras fases de descomposición, aunque la herramienta también podría servir para ayudar a encontrar víctimas de desastres naturales.

“Los humanos tienen aproximadamente 400 receptores olfativos funcionales en la nariz. El primer paso para detectar un olor es la unión de las moléculas de olor a estos receptores”, indica Hyun Park, que es director de la Facultad de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur). La misma función cumplirían estos sensores en una nariz artificial. Para lograrlo, los investigadores los han reproducido en un sistema bacteriano, incrustando los receptores en nanodiscos.

Este tipo de dispositivos son los más innovadores en cuanto a olfato, según opina Markus Antonietti, director del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces (Alemania). “Piensa en un sensor que pueda oler como un perro, es decir drogas, intoxicación alimentaria, rastros de personas perdidas, incluso cáncer o muchas otras enfermedades”, enumera. A su juicio, esta herramienta podría transformar los actuales problemas de seguridad e, incluso, los sistemas sanitarios, al incluir la información percibida por los sensores olfativos en las historias clínicas de los pacientes.

En el ámbito de la salud, una nariz electrónica probada en 143 pacientes de los Países Bajos con un tipo de cáncer de pulmón avanzado identificó con un 85 % de precisión a aquellos que iban a responder bien a la inmunoterapia, que estimula al sistema inmune para atacar al tumor. La nariz –bautizada como eNose– detectaba en el aire exhalado la presencia de una proteína, la PD-L1, que ayuda a que las células inmunitarias no ataquen a las células sanas.

Los cánceres con niveles altos de PD-L1 a menudo se pueden tratar con inmunoterapia, mientras que si el paciente no presenta registros elevados de la proteína, el tratamiento no será efectivo. La ventaja de la nariz electrónica es que evita otros métodos invasivos utilizados hasta ahora para detectar la proteína como las biopsias.

Hombre sacando la lengua
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Gusto

“En comparación con el olfato, se han publicado relativamente pocos tratamientos específicos para los trastornos del gusto, aunque se han propuesto distintos enfoques para el alivio sintomático”, afirma Adriana Izquierdo-Domínguez, especialista en alergología y miembro de la Sociedad Española de Otorrinolaringología y Cirugía de Cabeza y Cuello (SEORL-CCC).

Como ocurre con las narices, los ingenieros están desarrollando lenguas artificiales con diferentes aplicaciones. Una de ellas es detectar sabores picantes que serían demasiado intensos para nuestras delicadas papilas gustativas y dañarían su sensibilidad. Una lengua electrónica diseñada por investigadores de la Universidad Estatal de Washington podría servir para diferenciar el sabor picante de los alimentos.

En esta línea, un equipo internacional de científicos con participación de la Universidad de Granada está creando una lengua virtual para predecir el sabor de los alimentos. En el marco del proyecto europeo VIRTUOUS, combinan las ciencias agroalimentarias con la inteligencia artificial para crear un predictor del sabor que se aplique a los alimentos europeos. El algoritmo propuesto, que integra técnicas usadas en farmacología y big data, será capaz de predecir el perfil organoléptico de un alimento basado en su composición química.

Para los próximos veinticinco años, Antonietti visualiza una especie de “chef artificial” que nos ayude a cocinar aportando sus comentarios sobre el sabor de manera objetiva. Eso pasa por diseñar dispositivos domésticos que verifiquen la calidad de los alimentos, ajustando, por ejemplo, sus actuales fechas de caducidad, lo que redundaría a la larga en una mejor seguridad alimentaria.

Tacto

El confinamiento debido a la pandemia de coronavirus nos ha hecho acordarnos de un sentido que no tienen muchos animales: el del tacto. En los últimos años la tecnología ha explorado cómo devolver esta capacidad a personas que, por accidente o enfermedad, la han perdido.

Un equipo de científicos ha diseñado una dermis electrónica –a la que han bautizado como e-dermis–, capaz de transmitir la sensación del tacto e, incluso, dolor a una mano protésica. “Con nuestro enfoque de múltiples capas, pudimos imitar el comportamiento de los ­nociceptores (receptores de la piel que transmiten dolor) y los mecanorreceptores (que transmiten presión) en un solo dispositivo en la punta del dedo de una mano protésica”, detalla Luke Osborn, investigador en sistemas inteligentes del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (EE. UU.).

La e-dermis, que se describe en la revista Science, estimula eléctricamente los nervios periféricos en el brazo que le ha sido amputado a una persona. Y lo hace de manera no invasiva, a través de la piel. “Estamos explorando cómo codificar mejor la estimulación nerviosa eléctrica para crear sensaciones más naturales”, añade Osborn.

En personas sanas, la tecnología quiere ir un paso más allá y persigue emular la electrorrecepción: una habilidad biológica de algunas especies, sobre todo acuáticas, con la que usan los campos eléctricos para localizar presas y ubicarse en el espacio.

“Por ejemplo, te pones algo como un guante de un dedo, señalas en una dirección y tu dedo, al tocar un transductor, te dice si en esa dirección está una persona, una fuente de calor o una fuente de radio”, plantea Antonietti.

Oído

Si hay una herramienta que ha revolucionado la audición han sido los implantes cocleares. Indicados para diferentes tipos de sordera, transforman las señales acústicas en señales eléctricas que estimulan al nervio auditivo. “Esta es una tecnología que está en continua evolución, lo que permite que los resultados auditivos sean cada vez mejores”, destaca María José Lavilla, presidenta de la Comisión de Audiología de SEORL-CCC .

Para aquellos casos en los que no es posible colocar estos dispositivos porque no exista nervio auditivo, sea muy pequeño o la cóclea presente problemas, los cirujanos colocan entre el tronco cerebral y el cerebelo implantes de tronco cerebral, que estimulan directamente los núcleos auditivos.

Junto a esta tecnología que se ha desarrollado notablemente en los últimos años, también están los implantes activos de oído medio, que captan el sonido para transformarlo y amplificarlo, produciendo una serie de vibraciones mecánicas que llegan a la cadena de huesecillos o a los fluidos del oído interno. “Suponen una alternativa a los audífonos o a la cirugía reconstructiva convencional del oído medio cuando no se obtienen los resultados esperados”, sostiene Luis Lassaletta, presidente de la Comisión de Otología de SEORL-CCC.

Y un tercer invento innovador son los implantes de conducción de la vía ósea, que transmiten sonido por conducción ósea directamente al oído interno. Como explica Lassaletta, constan de un procesador externo con un micrófono que capta el sonido y lo transmite al implante, que hará vibrar el hueso del cráneo y los líquidos del oído interno, empleando la capacidad natural del cuerpo para transmitir el sonido a través del tejido óseo.

“Además de estos dispositivos quirúrgicos, la tecnología de los audífonos ha evolucionado sustancialmente” ,recuerda Lavilla. Los audífonos analógicos han dejado paso a los digitales, en los que un algoritmo procesa la señal acústica, adaptándose de forma automática para elaborar la mejor respuesta según el ambiente acústico en el que se encuentre la persona. A eso se suman los audífonos y auriculares que utilizan la vía ósea para transmitir el sonido.

Otra novedad son los audífonos de ajuste abierto, cuyo uso cada vez está más extendido y que, a diferencia de los dispositivos de plástico duro y voluminosos, incluyen una punta de goma o silicona ligera que redunda en una mayor comodidad y mejora la audición. “Permite que una persona escuche con mayor comodidad durante un período de tiempo más largo, lo que, probablemente, amplíe la gama de actividades de las que puede disfrutar”, alega Matthew Winn, profesor de Ciencias del Habla, Lenguaje y Audición de la Universidad de Minnesota.

El experto también recuerda un sencillo gesto que podemos hacer hoy en día y que ayuda a millones de personas, con o sin problemas de audición: la posibilidad de ralentizar la velocidad de los vídeos cuando los reproducimos con un simple clic. Puede ser una ayuda, también, para quienes hablan un idioma distinto o quien tiene que transcribir lo escuchado.

Por último, Adrian KC Lee, profesor del departamento de Ciencias del Habla y Audición de la Universidad de Washington, destaca la aplicación de la realidad aumentada y otras herramientas que monitorizan lo que leen y escuchan personas sin problemas auditivos.

Igual que asistentes virtuales como Siri que se sirven de inteligencia artificial para ayudarnos en el día a día, en un futuro habrá dispositivos auditivos capaces de volver a reproducir algo que hayamos escuchado y que queramos volver a oír o que nos ayuden automáticamente en función de lo que hayamos oído. “Esto es más futurista, pero creo que es algo en lo que las empresas están investigando activamente”, concluye el docente. Un dispositivo más para la nueva generación sensorial.

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