Un fantasma negro con coraza de metal

No es simpática, inteligente y mucho menos agraciada. Pero la capacidad de la morena negra para moverse de manera inadvertida en las oscuras cuencas de los ríos tropicales ha fascinado por años a expertos en robótica de todo el mundo.

Tal es el caso de un grupo de científicos de la Universidad Northwest, de Estados Unidos, quienes determinaron cómo las propiedades del Apteronotus albifrons —también conocido como pez cuchillo, caballo o fantasma negro— pueden ser utilizadas para crear robots capaces de navegar bajo el agua de forma autónoma, sin necesidad de pilotos. Ello podría ser sumamente útil, por ejemplo, para explorar barcos hundidos en aguas turbias.

Según declaró a la prensa el líder de la investigación, el profesor y bioingeniero Malcom MacIver, hasta la fecha no existen robots que puedan hacer un buen trabajo en condiciones complejas bajo el agua o donde la visibilidad es nula.

«Consideremos un naufragio. Es muy peligroso enviar buzos a una zona donde no se puede ver nada o donde no hay forma de orientarse», señaló.

MacIver, que se ha consagrado por años al estudio de este pez, descifró su sistema de orientación y movimiento. Dijo que la especie no utiliza la visión para desplazarse por el río Amazonas, y que para moverse entre las raíces y la vegetación que se encuentran bajo el agua, se necesita una gran precisión.

Entre sus conclusiones determinó que este pez genera un campo eléctrico de alta frecuencia alrededor de su cuerpo, que tiene su origen en la espina dorsal. Este le permite orientarse en las movedizas y nubladas profundidades de los ríos sudamericanos.

«Este pez desarrolló un sistema increíble. Imagine que su retina se alarga a través de todo su cuerpo. Percibe en todas las direcciones. Es una especie de radar, con la diferencia de que es un campo eléctrico. Y los sensores dispersos alrededor de su cuerpo significan que pueden detectar cosas que vienen de todas partes», explicó MacIver.

Cuando una posible presa se le acerca, como un insecto acuático, un pequeño cambio en ese campo eléctrico es suficiente para detectarlo, añadió.

Robots de navegación y propulsión

Para simular el comportamiento de la morena negra, MacIver diseñó un pequeño robot en forma de submarino que reacciona ante los objetos de su alrededor y los evade mientras se traslada. Por ahora el artefacto es capaz de esquivar cilindros sumergidos en un tanque de agua construido en el laboratorio.

No obstante, el equipo liderado por MacIver se ha propuesto imitar también el sistema de propulsión de estos peces. Al parecer esa especie posee aletas ubicadas bajo el vientre que le permiten nadar hacia delante o en reversa.

«Buscando imitar este sistema, ahora tenemos una relación matemática entre la frecuencia y la amplitud de las ondas que emite esta aleta para saber con exactitud qué propulsión necesitamos», explicó MacIver.

Ambos robots, el de navegación y propulsión, están siendo desarrollados por separado. Se prevé ponerlos a trabajar juntos dentro de poco en un mismo dispositivo.

Prótesis sensible

El desarrollo de la robótica para beneficio de la Humanidad ha dejado el terreno de la ciencia ficción para ser cada día una realidad más palpable.

Fe de ello puede dar el danés Dennis Aabo Sorensen, de 37 años, quien se ha convertido en la primera persona amputada del mundo que ha podido sentir el tacto con su mano robótica, y en tiempo real.

Hasta ahora el desarrollo de la tecnología ha permitido mover el cursor de un ordenador o un brazo mecánico con la mente. No obstante, para que dichos movimientos sean precisos se requiere de un sistema esencial como el tacto, que permita percibir texturas y resistencias de los objetos.

Ese ha sido el principal objetivo de un grupo de expertos del BioRobotics Institute de Pisa, la École Polytechnique Federal de Lausana y otros institutos europeos de robótica, neurología, prostética, ingeniería y bioingeniería, microsistemas, geriátrica y ciencias de la computación.

Según la revista Science Translational Medicine, los investigadores implantaron cuatro electrodos en los nervios del antebrazo de Dennis Aabo Sorensen, quien perdió la mano izquierda hace diez años en un accidente con fuegos artificiales.

Estos se conectaron a sensores en los dedos de una mano artificial, que podían detectar y medir información sobre el tacto. A partir de algoritmos computarizados, los científicos transformaron las señales eléctricas en impulsos, que podían ser interpretados por los nervios sensoriales del paciente, explicó la publicación.

Mediante pruebas de laboratorio, Dennis Aabo pudo determinar la forma y dureza de los objetos que sostenía, inclusive cuando le taparon los ojos.

«La mayor diferencia fue cuando agarré algo y pude sentir lo que estaba haciendo sin tener que mirar. Pude utilizar la mano en la oscuridad. Se trató de un uso intuitivo, y fue increíble poder sentir si los objetos eran suaves o duros, rectos o curvos.

«Es muy cercano a mi propia mano, porque puedo sentir el fantasma de la original. Tengo sensaciones y siento que es esa la que estoy moviendo», relató.

Pese a los alentadores resultados, la mano biónica es todavía un prototipo, y Aabo tuvo que someterse a una segunda operación para que le retirasen los sensores.

«Es un héroe. Dio un mes de su vida y se sometió a dos operaciones para probar este dispositivo. Todos le estamos muy agradecidos», expresó el profesor Paolo Rossini, neurólogo del hospital universitario Agostino Gemeli, en Roma.

Al decir del especialista, antes de operarse hicieron muchas cirugías en cerdos y cadáveres humanos, a fin de asegurar que sabían exactamente cómo juntar los electrodos a los pequeños nervios periféricos del brazo.

Otra integrante de la investigación, la doctora Stanisa Raspopovic, añadió que era «un momento muy emocionante cuando tras un sinfín de horas de pruebas, Dennis se volteó y dijo con incredulidad: ¡Esto es magia! ¡Puedo sentir que estoy cerrando la mano que perdí!».

El Doctor Alastair Ritchie, profesor en biomateriales y bioingeniería de la Universidad de Nottingham, afirmó que se trataba de un trabajo interesante, llevando la investigación en antebrazos protésicos al siguiente nivel con respuesta sensorial.

«Esta tecnología permitirá al usuario saber la firmeza a la hora de tomar un objeto, lo cual es vital para manejar objetos frágiles. Imagina agarrar un huevo sin ninguna sensación en tus dedos», subrayó.

Aunque por el momento la investigación se sustenta en el análisis de un solo paciente, el equipo científico internacional tiene previsto un ensayo clínico de mayor alcance. Además trabaja ahora en cómo miniaturizar la tecnología.

«Debemos deshacernos de los cables externos y hacer que los sensores se puedan implantar completamente», recalcó el profesor Thomas Stieglitz, de la Universidad de Frieburg, en Alemania, creador de los electrodos.

Si bien los expertos estiman que debe transcurrir al menos un década antes que se pueda comercializar una mano robótica de este tipo, consideran que la nueva investigación podrá cimentar el camino para desarrollar dispositivos protésicos más realistas, capaces de detectar texturas y temperatura.