El ojo biónico, cada vez más cerca

La ciencia y la tecnología sirve para mejorar nuestra calidad de vida, especialmente en el caso del desarrollo de aparatos de prótesis, con los que se trata de superar los problemas físicos producidos por una enfermedad. Los avances en este campo son noticia y en Medciencia ya hemos hablado de la creación de un corazón artificial o de unas piernas robóticas para ayudar a andar a pacientes con parálisis.

Una de las prótesis más complejas es el implante coclear, un aparato capaz de transformar el sonido en señales eléctricas que se transmiten al nervio auditivo. Este implante supuso un gran avance en la lucha contra la sordera. En España la operación para el implante es gratuita y financiada por la Seguridad Social, y a finales de 2009 había en España más de 7500 implantados, el 55% de ellos niños en el momento de la operación.

Actualmente los implantes cocleares tienen mucho que mejorar: se ha podido comprobar que los pacientes con el implante tienen dificultades para localizar la fuente de los sonidos que escuchan o de concentrarse en un sonido concreto aislando el ruido de fondo, como solemos hacer. (Para más información de este tema, ver ¿Por qué los subtítulos automáticos funcionan mal?)

Ahora la siguiente frontera es crear un ojo biónico, capaz de devolver la visión a pacientes con determinadas cegueras. El reto es mucho más complejo que el del implante auditivo debido a la naturaleza complicada del ojo. Todo fotógrafo sabe que el ojo es mucho más que una cámara: no solamente recoge la luz y la imagen de lo que vemos, sino que es capaz de enfocar objetivos concretos, ajustar la intensidad lumínica (por eso somos capaces de ver igual de bien tanto un día soleado como muy nublado, cosa imposible para cualquier cámara del mercado), y puede hacer todo esto rápidamente con “fotografías” sucesivas. Sorprendentemente se sabe que la imagen que recibimos a través de la vista tiene una calidad similar a un megapíxel, superado por cualquier camara actual. Por eso lo que hace a nuestro ojo único no es la calidad de la imagen, sino los detalles de procesamiento. Con estas condiciones construir una cámara capaz de imitar a nuestra vista es casi imposible.

El primer ojo biónico funcional es el Argus II, inventado por la empresa estadounidense Second Sight. Consiste en unas gafas con una cámara que conecta con el nervio óptico. La cámara recoge la imagen y se transforma en datos relativos a la intensidad de luz y se transmite al nervio óptico esta información. Al mandar únicamente información lumínica y no poder enfocar de manera selectiva la visión del paciente es parecida a la de una película desenfocada en blanco y negro, tan mala que solo le permite ver sombras y formas, pero es mejor que nada. Este implante Argus II ha sido recientemente aceptado por la FDA para el tratamiento de Retinitis pigmentosa, una enfermedad neurodegenerativa que afecta a la vista, y pronto estará disponible en hospitales.

El Argus II empieza a ser usado en hospitales pero la investigación científica más reciente ya está haciendo que se quede anticuado. En febrero de este año un equipo de la Universidad de Tübingen (Alemania) ha desarrollado un ojo biónico capaz de reproducir en HD. Para lograrlo es necesario transmitirle una mayor riqueza de información al nervio óptico del paciente pero eso requiere microprocesadores más rápidos y un mayor número de conexiones al cerebro, ambas cosas complicadas de conseguir. El nuevo ojo biónico, llamado Alpha IMS, transmite información al cerebro a través de 1500 electrodos (el Argus II solo tiene 60 electrodos). Y lo que es más importante, no solo trata de transmitir información lumínica, sino que además transmite datos secundarios como colores. Con este implante tampoco se recupera la visión completamente, pero son capaces hasta de leer letreros.

Otra novedad del Alpha IMS es que se implanta dentro del ojo, al lado del nervio óptico. Esta solución elimina muchos problemas relacionados con enfocar o adaptar la iluminación de nuestra vista ya que la mayor parte de estas funciones son realizadas por nuestro iris y la retina, que siguen funcionando en ciertas cegueras. De esta manera el chip aprovecha lo mejor de nuestros ojos para funcionar, creando un híbrido biológico-mecánico. Aquí puedes ver un vídeo sobre su funcionamiento:

Acabo de escribir 750 palabras sobre implantes ópticos y lo mas sorprendente es que no sabemos exactamente cómo funcionan. No se sabe con exactitud como interpreta nuestro ojo la información que recibe ni como la traduce en señales eléctricas al cerebro. Los implantes visuales imitan al ojo a la hora de hacer la transformación, pero si no entendemos como lo hace nuestro propio ojo, ¿cómo funcionan entonces estos implantes?

La estrategia que utilizan se conoce como “técnica de fuerza bruta” y se basa en registrar a la vez las señales eléctricas de las diferentes neuronas del nervio óptico y compararlas con la imagen que ve el ojo. Si conseguimos suficientes datos es posible predecir que señales eléctricas producirá el ojo con una determinada imagen, y crear un programa capaz de hacer el cambio dentro de la prótesis. La técnica funciona mejor de lo que parece, el problema es que los ojos de cada persona son únicos y los programas no son intercambiables, de manera que si queremos usarlo en alguien ciego no tendremos datos de cómo funcionaba su nervio óptico antes de la enfermedad. En ese caso el paciente realiza un entrenamiento con la prótesis. Por ejemplo, la prótesis envía al cerebro del paciente una señal eléctrica determinada y se le pregunta al paciente que está viendo, si ve una luz a la izquierda se programa al implante para que mande esa señal cuando reciba luz a la izquierda, y así sucesivamente. Es un proceso lento pero acaba funcionando.

Además, combinando esta estrategia con nuestro conocimiento del ojo sabemos que existen receptores concretos que se excitan en caso de recibir cierta información. Los bastones se activan ante información lumínica en blanco y negro, y tenemos tres receptores específicos para cada color llamados conos. Si conectamos correctamente los electrodos a estos receptores durante la operación es posible saber cuándo la prótesis envía información lumínica o de color.

Hace menos de 5 años aparecieron los implantes cocleares y la gente sorda volvió a oír. Queda nada para comprobar cómo la gente ciega vuelve a ver. Ese es el auténtico poder de la ciencia.

Fuentes| ExtremeTech, Popular Science