¿Puede el cuerpo humano funcionar como una red inalámbrica? Científicos ya lo utilizan para comunicar diminutos implantes médicos
Un implante diminuto puede recibir una señal eléctrica y quedarse tan tranquilo mientras otro, situado en otra zona del organismo, se pone a trabajar. No es magia ni hace falta que ambos dispositivos estén conectados mediante cables. La diferencia está en cómo se programa cada uno para reconocer pulsos de una duración y un voltaje determinados.
Georgia Tech aprovecha la conductividad del organismo para transmitir señales
Ingenieros de Georgia Tech han aprovechado esa posibilidad para establecer una comunicación selectiva entre dispositivos médicos. La idea convierte una propiedad habitual de los tejidos humanos en un recurso tecnológico. El equipo se inspiró en la capacidad de interconexión del sistema nervioso y recurrió a la conductividad iónica del organismo para superar las dificultades que encuentran tecnologías como Bluetooth y NFC al atravesarlo.
El sistema desarrollado se llama SWANS, siglas de Smart Wireless Autonomous Networking System, y permite establecer una red entre pequeños sensores implantados, dispositivos capaces de ejecutar acciones terapéuticas y equipos que se llevan sobre el cuerpo. Sus características aparecen descritas en un estudio publicado en la revista Science.
La propuesta de Georgia Tech abre la posibilidad de coordinar intervenciones médicas desde distintas zonas del organismo mediante comunicaciones inalámbricas de muy bajo consumo, sin depender de las grandes antenas que requieren otras tecnologías.
Alex Abramson, profesor adjunto de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech y autor sénior del estudio, explica que los sensores pueden instalarse allí donde resulte más adecuado captar una señal biológica, mientras los actuadores se colocan donde deban intervenir. Esa separación permite plantear tratamientos en los que una medición realizada en una región corporal desencadene una respuesta en otra.
Entre las aplicaciones contempladas figuran la administración de medicamentos y la estimulación nerviosa. La arquitectura admite varios participantes conectados a través de los tejidos, incluso cuando alguno se encuentra en una zona profunda como el estómago.
Una rata movió una extremidad mediante estimulación muscular coordinada
La demostración experimental permitió comprobar esa coordinación mediante el movimiento de una rata. Los investigadores utilizaron una red distribuida de sensores e interfaces nerviosas para relacionar la actividad de dos extremidades. Cuando los dispositivos detectaban el desplazamiento de una pata delantera, enviaban una señal que provocaba la estimulación muscular de una pata trasera.
La contracción resultante reproducía parte del patrón de marcha del animal. El ensayo mostró que una detección a nivel físico podía desencadenar automáticamente una intervención en otra región corporal sin necesidad de unir ambos puntos mediante un cable.
Otra ventaja del diseño es el tamaño de sus componentes implantables, que pueden medir menos de tres milímetros. Sus dimensiones permiten introducirlos mediante una jeringuilla, evitando procedimientos de implantación más invasivos.
Los circuitos incorporan elementos electrónicos pasivos que apenas necesitan energía mientras esperan instrucciones y responden cuando reciben la señal correspondiente. Según los cálculos experimentales del equipo, un actuador activado una vez al día podría funcionar aproximadamente un año antes de necesitar sustitución. Las pruebas también indicaron que los pulsos empleados no dañaron las muestras de tejido examinadas, aunque ese resultado no equivale todavía a demostrar su seguridad a largo plazo en pacientes.
Un dispositivo externo asume los cálculos más exigentes
La comunicación interna de SWANS está pensada para transmitir mensajes breves, suficientes para indicar si se ha detectado una condición o si corresponde ejecutar una acción. El intercambio de grandes cantidades de información y los cálculos complejos quedan reservados a un dispositivo externo que se lleva puesto.
Este equipo puede reunir las lecturas de varios sensores y coordinar las respuestas de los actuadores. Así, los implantes mantienen unas necesidades energéticas reducidas mientras las tareas informáticas más exigentes se realizan fuera del organismo.
Ramy Ghanim, doctorando de Georgia Tech y primer autor del estudio, vincula el proyecto con la posibilidad de automatizar tratamientos y reducir las exigencias que estos imponen a los pacientes. La aspiración que plantea Abramson es desarrollar sistemas capaces de administrar una terapia en el momento y el lugar necesarios, mediante varios dispositivos coordinados. Por ahora, la prueba realizada en animales constituye un avance experimental hacia esa medicina bioelectrónica personalizada.
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