La era Ciborg ha empezado
▶ Implantes médicos, complejas interfaces entre cerebros y máquinas o insectos controlados de forma remota
▶ Los desarrollos recientes que combinan a las máquinas con organismos tienen un gran potencial, pero también dan lugar a serias preocupaciones éticas.
▶ En una nueva revisión, los científicos de KIT discuten sobre la vanguardia de la investigaciones, las oportunidades y los riesgos.
Communication between man and machine – a fascinating area at the interface of chemistry, biomedicine, and engineering.
Credit: KIT/S. Giselbrecht, R. Meyer, B. Rapp
La Universidad de Karlsruhe es una universidad en Alemania. Es la universidad politécnica más antigua y una de las más prestigiosas del país.
Son conocidos por las novelas y películas de ciencia ficción, organismos modificados técnicamente con habilidades extraordinarias llamados ciborgs.
Este nombre proviene de la palabra inglesa "organismo cibernético". De hecho, los ciborgs combinan sistemas tecnológicos con organismos vivos son ya realidad.
Los investigadores de KIT, el profesor Christof M. Niemeyer y el Dr. Stefan Giselbrecht, del Instituto de Interfaces Biológicos (IBG 1), y el Dr. Bastian E. Rapp, del Instituto de Microestructura Tecnológica (IMT), apuntan que esto se aplica especialmente a los implantes médicos.
En los últimos años, los implantes médicos basados en materiales inteligentes que reaccionan de forma automática a las condiciones cambiantes, diseñados por asistencia computacional y la fabricación basada en conjuntos de datos de la tomografía de resonancia magnética o de modificaciones de superficie, han permitido mejorar la integración del tejido y prometen alcanzar grandes progresos.
Para integrar un tejido con éxito y prevenir las reacciones de inflamación, se han desarrollado también unos revestimientos superficiales especiales por KIT, por ejemplo, el programa multidisciplinario de Helmholtz "BioInterfaces".
Los avances en la microelectrónica y la tecnología de semiconductores ha sido la base de implantes electrónicos que controlan, restablecen o mejoran las funciones del cuerpo humano, como marcapasos, implantes de retina, auditivos o para la estimulación cerebral profunda del dolor o las terapias de Parkinson.
Actualmente, la evolución bioelectrónica se combina con sistemas de robótica para diseñar neuroprótesis altamente complejas.
Los científicos están trabajando en las interfaces cerebro-máquina (BMI) para el contacto físico directo del cerebro.
Las BMI se utilizan, entre otros usos, para controlar prótesis y movimientos complejos, como el agarre. Además, son herramientas importantes en neurociencias, ya que proporcionan información sobre el funcionamiento del cerebro.
Además de señales eléctricas, las sustancias liberadas por los sistemas micro y nano fluídicos implantados, de manera espacial o temporalmente controlados, se pueden utilizar para la comunicación entre dispositivos tecnológicos y los organismos.
Las BMI a menudo se consideran proveedores de datos. Sin embargo, también se puede utilizar para alimentar las señales dentro del cerebro, cuestión ésta muy controvertida desde el punto de vista ético.
"La implantación de las BMI que alimentan las señales en los nervios, músculos o directamente en el cerebro ya se utilizan de forma rutinaria, por ejemplo, en los marcapasos o implantes para la estimulación cerebral profunda", explica el profesor Christof M. Niemeyer, de KIT.
"Pero estas señales no se usan ni están planificadas para controlar todo el organismo, los cerebros de la mayoría de los organismos vivos son demasiado complejos."
Los cerebros de los organismos inferiores, como los insectos, son menos complejos. Tan pronto como una señal se acopla, se inicia un cierto programa de movimiento, como correr o volar.
Los llamados BioBots, es decir, grandes insectos con unidades de control electrónico y unidades de microfluidos implantados, se usan para una nueva generación de herramientas, como pueden ser objetos voladores pequeños para misiones de vigilancia y salvamento.
Cucarachas portando chips para misiones de búsqueda y rescate. Fuente
Además, se aplican como sistemas modelo en las neurociencias a fin de comprender sus relaciones básicas.
Los implantes médicos, eléctricamente activos, que se utilizan para plazos de tiempo mayores dependen de una fuente de alimentación fiable. En la actualidad, los científicos están trabajando en métodos que utilicen la propia energía térmica, cinética, eléctrica o química del propio cuerpo del paciente.
En su revisión, los investigadores KIT resumen que los desarrollos que combinan los dispositivos tecnológicos con los organismos tienen un potencial fascinante.
Pueden mejorar considerablemente la calidad de vida de muchas personas, en particular, en el campo de la medicina. Sin embargo, hay aspectos éticos y sociales que siempre deben ser tomados en cuenta.
Journal Reference:
Stefan Giselbrecht, Bastian E. Rapp, Christof M. Niemeyer. Chemie der Cyborgs - zur Verknüpfung technischer Systeme mit Lebewesen. Angewandte Chemie, 2013; 125 (52): 14190 DOI: 10.1002/ange.201307495
Karlsruhe Institute of Technology. (2014, January 10). The cyborg era has started. ScienceDaily. Retrieved April 22, 2014 from www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140110103239.htm
