Cuando la pata delantera de una rata se movía, su pata trasera respondía. Normalmente, dicha coordinación es tarea del sistema nervioso, llevada a cabo por pequeñas señales eléctricas que viajan a lo largo de los nervios. Esta vez el mensaje viajó a través del tejido del animal como un débil pulso eléctrico y encendió un implante que sacudió un nervio en esa pierna.
El experimento mostró el Sistema de Red Autónoma Inalámbrica Inteligente, o SWANS, que los investigadores describieron en la revista Science la semana pasada. Es un intento de construir una especie de sistema nervioso digital para dispositivos médicos. Si esto se mantiene en las personas, un sensor colocado en una esquina del cuerpo algún día podría indicarle a un implante en otro rincón lejano cuándo regresar al trabajo. “El cuerpo no es sólo el lugar donde se encuentran los dispositivos”, dice Yoon Jae Lee, profesor asistente de informática en la Universidad Estatal de Georgia y coautor del estudio. “Se ha convertido en parte de la red de comunicación”.
Los marcapasos y algunos otros implantes ya pueden detectar problemas y responder en el acto. Pero muchos tratamientos, como las bombas de insulina, necesitan escuchar lo que sucede en un lugar del cuerpo para decidir qué hacer en otro. Hoy en día, esa comunicación suele realizarse a través de Bluetooth. El sueño es incorporar sensores dondequiera que sean necesarios, como en lo profundo del intestino o los músculos, donde hay poco espacio para la voluminosa batería que exige la comunicación inalámbrica.
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También es menos probable que los implantes más pequeños perturben el cuerpo y el tejido que los rodea, según Hyowon “Hugh” Lee, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad Purdue y director de programas de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud de EE. UU., que no participó en el estudio. “Al cuerpo realmente no le gusta que le introduzcan cosas”, dice. Al saltarse la tecnología inalámbrica tradicional, el equipo de SWANS hizo que sus dispositivos fueran lo suficientemente pequeños como para inyectarlos con una jeringa.
Una red SWANS combina sensores, que notan algún cambio en el cuerpo, con actuadores que hacen algo al respecto una vez que reciben la señal. En la rata, los sensores colocados en las patas delanteras informaban a un centro portátil y el actuador era un estimulador conectado al nervio ciático en la pata trasera.
El truco es que los tejidos salados del cuerpo conducen electricidad, por lo que un pequeño pulso de voltaje procedente del centro podría extenderse por el cuerpo de la rata hasta llegar al implante. “Tenemos la capacidad de decodificar información en un lugar y trasladarla a otra área donde sea necesaria”, dice Alex Abramson, profesor asistente de investigación de biotecnología en el Instituto de Tecnología de Georgia y autor principal del estudio. Según Abramson, los pulsos son básicamente imperceptibles, comparables a los que envía un marcapasos al corazón.
Mantener los mensajes simples, más cercanos a un sí o un no que a un flujo de datos, significa que los dispositivos usan muy poca energía; los implantes apenas consumen nada mientras esperan una señal. Según las estimaciones del equipo, un actuador activado una vez al día podría durar aproximadamente un año, lo que se traduciría en una visita anual al médico para extraer los implantes muertos e inyectar otros nuevos.
Los autores ven usos para SWANS mucho más allá de las patas traseras de una rata, desde la administración de fármacos hasta prótesis de extremidades. “Imagínese que su prótesis se conectara a su piel”, dice Abramson. “Bueno, podemos enviar información desde los puntos finales de un músculo hasta la piel y luego enviar esa información a la prótesis”.
Sin embargo, utilizar el cuerpo como lanzadera tiene algunos límites. En el estudio, las señales viajaron unos 40 centímetros, una distancia suficiente para cruzar el cuerpo de una rata, pero no tanta para tratamientos en personas. Los humanos son más gordos y corpulentos que la rata promedio, lo que potencialmente limita aún más la distancia que pueden viajar estas señales, según Hugh Lee. Amplificar las señales podría ayudar, siempre y cuando los componentes electrónicos sigan siendo pequeños. Y la red tiene que estar a salvo de cualquier cosa o persona que intente alterarla. “Si tienes alguna forma de falsificar un dispositivo portátil para poder activar cosas que se supone que no deben activarse, eso podría ser problemático”, afirma.
Los investigadores llevan décadas investigando los sistemas nerviosos digitales. Un intento anterior, una línea de microestimuladores inyectables llamada Bionic Neuron, o BION, llegó a los ensayos en humanos pero nunca recibió la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos. SWANS sólo ha llegado a ser ratas. Pero la idea es demasiado tentadora para que los ingenieros la dejen de lado: un implante que no necesita transmitir mucha información y sólo necesita que el cuerpo transmita un susurro de un lugar a otro.