Luke Skywalker, Darth Vader, la mujer biónica, el doctor Octopus, Cyborg, Nebula e, incluso, Iron Man, ¿qué tienen en común todos ellos?: un miembro no orgánico en su cuerpo. Es decir, un miembro artificial que reemplaza o mejora uno que ha sido amputado o no funciona correctamente. En otras palabras, todos ellos han probado e incorporado la biónica en sus cuerpos.

Hablar de biónica puede resultar un poco confuso para algunos. Es probable que la imagen que llegue a tu mente se asemeje a personas con visión laser y extremidades robóticas en un entorno distópico. O si creciste en los 70, tal vez recuerdes a Steve Austin, de The Six Million Dollar Man, que fue mejorado con biónica tras su accidente, lo que le otorgó un sinnúmero de capacidades inimaginables. Sin embargo, la biónica es un poco distinta en realidad, y no es una ciencia nueva ni futura. ¿Quieres saber más? No dejes de leer.

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¿Qué es la biónica?

Biónica - qué es

Las estrellas de mar y otras pocas especies animales en el mundo tienen una cualidad especial: pueden regenerar una parte del cuerpo si la pierden. A diferencia de ellos, los humanos no podemos reestablecer los miembros u órganos que perdemos. Por lo tanto, los médicos y científicos llevan años trabajando para crear repuestos artificiales a estos miembros.

El resultado de estas investigaciones son los miembros biónicos. Estos tienen una enorme variedad de formas: ojos biónicos, oídos artificiales, piernas biónicas, manos sensibles a la presión e incluso chips que permiten identificar colores.

El término biónica se utilizó por primera vez en 1958 por Jack Steele. El médico estadounidense estudiaba organismos biológicos para encontrar soluciones de ingeniería. Etimológicamente, la palabra proviene de bios (en griego, ‘vida’) y onic (del inglés electronic). En su mayoría, los estudiosos aseguran que la biónica busca imitar los organismos biológicos y aplicarlos a procesos tecnológicos. En el libro Iniciación a la biónica, Litienetski ofrece un concepto más completo:

El estudio de los sistemas, estructuras de animales vivos y plantas, y la aplicación de esos principios a dispositivos y máquinas, así como a sistemas artificiales para el beneficio de los humanos.

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La biónica humana

La biónica estudia y aprovecha los sistemas mecánicos y los procesos internos de los organismos animales para el diseño y elaboración de nuevos dispositivos que resuelvan necesidades específicas. Tiene un carácter interdisciplinario y puede abarcar la medicina, el deporte, la ciencia de los materiales, la arquitectura, la industria textil, la automotriz, los campos militares y más. Sin embargo, en este artículo nos centraremos únicamente en la biónica humana.

De esta forma, es importante aclarar que esta última estudia los procesos mecánicos (el funcionamiento de músculos, tendones y huesos) y, también, las conexiones con el aparato nervioso para generar soluciones.

Sin embargo, no se trata solo de recuperar una movilidad o funcionamiento normal en las personas. También se habla de mejorar ciertas capacidades por medio de la tecnología, por ejemplo, con exoesqueletos. A modo de resumen, la biónica humana permite producir órganos artificiales que, por mecanismos electromagnéticos, simulan el funcionamiento de los naturales.

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Además, facilita generar nuevas soluciones electromecánicas que ayuden a superar los límites y funciones del cuerpo humano. Con ella se puede crear prótesis activadas por los nervios, robots controlados por señales biológicas o visión artificial.

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Breve historia de la biónica humana

Biónica historia

La biónica es considerada una ciencia nueva. Sin embargo, sus orígenes no son recientes. A pesar de que su término fue introducido hace cerca de 60 años, su práctica tiene orígenes en la antigüedad, gracias al interés del ser humano de aprender de lo que lo rodea.

Uno de los testimonios más concretos de esto fue Leonardo Da Vinci. Este polímata elaboró el ornitóptero inspirado en la naturaleza. Para muchos, Da Vinci practicaba la biónica constantemente al observar y diseccionar las estructuras naturales para una transposición de principios.

Sin embargo, los primeros rastros de la biónica se remontan mucho atrás. Hace 3 000 años, en el Antiguo Egipto, se elaboró la primera prótesis conocida: un dedo de madera que se podía ajustar al pie con una pieza de cuero.

Los miembros mecánicos, no obstante, surgieron hasta el siglo XVI. En 1504, se creó la primera mano prostética de hierro con articulaciones flexibles en los dedos. La creación fue hecha por Ambroise Paré, quien también sentó las bases de la cirugía para realizar amputaciones. Sus avances se dieron, sobre todo, en el campo de batalla, escenario que ha estado vinculado con los avances en términos de miembros artificiales.

Entre el siglo XVI y el siglo XX, donde se han realizado la mayor parte de los avances, ocurrieron ciertos hitos que vale la pena mencionar. En 1682 se logró reparar un cráneo humano con el hueso de un cráneo de perro. En 1883, se desarrolló una solución para mantener los tejidos vivos por fuera del cuerpo. Y, en 1888, se reportó el uso de lentes de contacto para mejorar la visión.

Avances de la biónica humana en el siglo XX

Entrando al siglo XX es cuando más avances se han tenido en la materia. En 1905 se realizaron los primeros trasplantes corneales y, además, se hicieron los primeros intentos de un reemplazo de cadera artificial. Tres años después, en 1908, se intentó reemplazar una rodilla con una parte de un cadáver. En 1928, se desarrolló un tratamiento para las víctimas de polio con un pulmón de hierro. Y en 1939 se introdujeron los lentes de contacto duros, de plástico.

La Segunda Guerra Mundial impulsó el desarrollo de las prótesis modernas, con materiales como plásticos y titanio. De esta forma, en 1951, se implantó la primera válvula coronaria artificial y en 1957 se desarrolló el primer implante coclear. Este último ha sido uno de los grandes logros de la biónica. Permitió a una persona recuperar un sentido perdido. Con él, los pacientes con sordera profunda pueden sentir el sonido.

En 1961, por su parte, el MIT y su laboratorio de inteligencia artificial permitieron la creación de la primera mano mecánica operada por ordenador. Tras este desarrollo, en 1963, investigadores del hospital Downey desarrollaron el primer brazo robótico.

En 1969 se alcanzó otro de los grandes logros de la biónica humana: el implante de un corazón artificial en un humano como medida temporal. Estos implantes se usan para mantener con vida a los pacientes que necesitan un trasplante. Posteriormente, en 1982, se logró la implantación del primer corazón artificial de manera permanente, el Jarvik-7.

Uno de los hitos recientes ocurrió en 2007. Claudia Mitchell, exmarine estadounidense, fue implantada con un brazo biónico. Ella puede abrir y cerrar la mano gracias a que los nervios del brazo amputado se conectaron a los músculos de su pecho, que al contraerse emitían señales al miembro robótico.

Ventajas y desventajas de la biónica

Biónica ventajas

Ventajas de la biónica

  • Mejora la calidad de vida.
  • Da la posibilidad de recuperar funciones o sentidos perdidos.
  • Aumenta la esperanza de vida.
  • Permite a las personas con algún tipo de discapacidad hacer actividades cotidianas a las que estaban limitadas.
  • Aporta independencia a las personas con alguna limitación física.
  • Aporta seguridad a la persona. Al recuperar funciones perdidas, y tal vez mejorar la apariencia física, el paciente puede sentirse más cómodo en ciertos espacios.

Desventajas de la biónica

  • Altos costos que pueden reducir el acceso a sus beneficios.
  • No todas las prótesis o miembros artificiales tienen una larga vida útil; por lo que la durabilidad implica nuevas operaciones o volver a pagar por el órgano.
  • No siempre es agradable a la vista. Dado que su desarrollo se enfoca en su funcionalidad, a muchas personas puede disgustarle la apariencia robótica o poco humana del mismo.
  • Las altas expectativas también pueden jugar en contra de la biónica porque pueden llevar a grandes decepciones. Hasta el momento, ningún miembro biónico funciona como uno biológico. Por lo tanto, no se podrán recuperar a la perfección todas las funciones que se tenían inicialmente.

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Aplicaciones de la biónica en la medicina

biónica aplicaciones

Los avances en el campo de la biónica cada vez son más grandes y variados. De prótesis rudimentarias y muy estáticas nos acercamos a otras que permiten a las personas controlarlas con la mente o, incluso, sentir.

Específicamente en el ámbito de la medicina, las aplicaciones de la biónica abarcan todos los sistemas del ser humano: extremidades, órganos, sentidos, tejidos y más. Se destacan las prótesis, órtesis, así como el desarrollo de órganos artificiales y biomateriales para la regeneración de tejidos.

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Los miembros biónicos buscan imitar la función original del órgano o miembro, incluso, en un estadio superior, podrían superarla. De esta forma, las personas con discapacidad pueden recuperar alguna capacidad perdida. Entre los dispositivos biónicos que ya existen encontramos el implante coclear multicanal diseñado en Australia, también conocido como oído biónico, que se usa para personas con sordera. Además, han surgido nuevos dispositivos biónicos que buscan dar solución a problemas sensoriales como el equilibrio o la visión.

Ejemplos de la biónica en humanos

Hugh Herr

Es un biofísico e ingeniero director del grupo de biomecatrónica del Laboratorio de Tecnología del Instituto de Massachusetts. Fue ganador del premio Princesa de Austrias por sus investigaciones en biomecánica, donde es una referencia mundial. Especialmente, se ha enfocado en el desarrollo de exoesqueletos. El científico predice que las discapacidades se eliminarán para finales del siglo XXI con todos los avances en el campo.

La historia de Herr es también un ejemplo de la biónica. A los 17 años quedó atrapado en una ventisca mientras escalaba el monte Washington en New Hampshire. Después de tres días fue rescatado, pero tuvieron que apuntarle sus dos piernas por congelaciones. Más de 30 años después, con la ayuda de tecnología prostética, que incluyen rodillas controladas por tecnología, puede volver a escalar montañas. Herr cuenta con ocho tipos diferentes de piernas prostéticas, que están diseñadas para diferentes actividades, como correr, nadar o escalar.

Dennis Sorensen

Dennis Aabo Sorensen perdió su mano hace 10 años en un accidente. Recientemente, gracias al proyecto Neibas, ahora tiene una prótesis con sentido del tacto. Con los ojos vendados, Dennis puede sostener objetos y decir si son blandos, duros, esféricos, rugosos junto a otras características.

Para lograr esto, se creó una interfaz neuronal selectiva implantable. Esto quiere decir que los electrodos se dirigen a determinadas zonas de los nervios y no a otras cercanas para generar el efecto esperado. De igual forma, la mano tiene sensores que pueden sentir y procesar la información táctil y enviarla al usuario en tiempo real para que el control sea más natural.

El proyecto es una prótesis de siete dedos diseñada por el Instituto Tecnológico Massachusetts. Es ideal para personas con discapacidad o sin ningún tipo, dado que permite coger todo tipo de objetos (sin importar su temperatura) de manera cómoda.

Jo Ann Lewis

A sus 79 años, Jo Ann Lewis se sometió a una cirugía para recibir un implante en el globo ocular. Este funciona en combinación con un ordenador que permite que las imágenes sean transmitidas al cerebro. El implante funciona de la siguiente forma: los circuitos electrónicos actúan como células receptoras de luz, cuando las naturales ya están dañadas y envían una serie de señales que actúan como visión, como manchas de color, formas vagas y resplandores. Aunque no se acerca a una visión humana completa, es el primer paso para devolver la visión a los pacientes.

Amanda Kitts

Amanda Kitts está probando una prótesis de mano que pueda mover por órdenes del cerebro. El mecanismo funciona por medio de sensores que miden la respuesta de los músculos a las órdenes enviadas por el cerebro. Estos sensores captan los movimientos musculares que Kitts produce en su brazo.

¿Cómo lo hacen? Gracias a un redireccionamiento quirúrgico de los nervios. Es decir, tiene un ordenador en su espalda que procesa el pensamiento de mover la mano de Kitts y su correspondiente actividad muscular, y produce el movimiento deseado. El brazo fue diseñado por la Universidad John Hopkins.

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Claire Lomas

Claire Lomas fue conocida en todo el mundo tras terminar en 16 días el maratón de Londres en un traje biónico. Fue la primera persona en lograrlo, quien paralizada de la cintura hacia abajo cruzó la meta llevando en sus manos dos muletas metálicas. Su cuerpo fue impulsado por un traje con sensores y motores junto a un pequeño computador en su espalda que impulsaron las piernas de Claire.

Claire recibió el nombre de «mujer biónica» en alusión al traje ReWalk que llevaba. El traje fue construido en Israel y les permite a personas con la mitad inferior de su cuerpo paralizado sentarse, pararse, caminar y subir escaleras. Todo esto, respondiendo a los cambios de balance en el cuerpo.

Tilly Lockey

Tilly es una joven británica de apenas 15 años que se ha convertido en toda una influencer y modelo «biónica». Perdió sus manos y parte de sus brazos a los quince meses de nacer a causa de una enfermedad llamada septicemia meningocócica. Pero hoy es todo un ejemplo de superación.

Hace más de hace seis años se cruzaron los caminos de esta joven y de la empresa Open Bionics. Y el resultado conjunto ha sido la búsqueda de la prótesis perfecta. Actualmente utiliza el brazo biónico HeroArm de la mencionada compañía. Aunque lucen como unos brazos robóticos de superheroína, lo cierto es que es una prótesis bastante funcional, permitiendo agarrar desde objetos medianos vasos hasta más pequeños.

Otros ejemplos

  • En 1997, el profesor colombiano Álvaro Ríos desarrolló una prótesis de mano y miembro superior con realimentación sensorial. Esta tecnología permite a los pacientes con amputaciones manipular los sistemas de prótesis de mano de una manera más natural.
  • El profesor Kwabena Boahen de Ghana, mientras trabajaba en el departamento de Bioingeniería en la Universidad de Pensilvania, desarrolló una retina de silicona. Esta es capaz de procesar imágenes de la misma manera que una retina natural.
  • En 2015, Ray Flynn, de 80 años, recibió el primer implante de ojo biónico tras perder la vista por una degeneración macular seca relacionada con la edad. Su implante permite reproducir imágenes de video de una cámara de video miniatura en sus gafas.
  • En Rhode Island, dos científicos inventaron un brazo robótico que las personas pueden controlar directamente con su cerebro, lo que se permite por medio de un bypass del sistema nervioso dañado.
  • Recientemente comenzaron los ensayos para un páncreas artificial de mano. Este regulará automáticamente los niveles de insulina y azúcar en sangre de los diabéticos tipo 1. La persona solo debe ingresar lo que comió y el dispositivo ajusta los niveles de insulina de manera apropiada.
  • Investigadores de la Universidad de Maryland han desarrollado un nanocompuesto que no solo puede llenar las cavidades dentales, sino que también puede matar cualquier bacteria restante. Es decir, puede combatir exitosamente la caries dental. Además, podría regenerar la parte del diente que se ha perdido por caries.

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Palabras finales

Para muchos, la biónica es la ciencia del futuro; para otros, permite acercar la realidad a la ficción. ¿Veremos en un futuro prótesis inteligentes, con funcionalidades adicionales como conexión a internet, apps, etc.? En cualquier caso, lo evidente es que es un campo que seguirá creciendo en sus aplicaciones y posibilidades; que seguirá trayendo nuevas soluciones más específicas y eficaces para mejorar la vida y calidad de vida de los humanos. ¿Qué opinas tú? Déjanos saber en los comentarios.

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