De seres vivos a cyborgs

Todos los derechos de la imagen pertenecen a Graham Murdoch
(https://www.behance.net/mmdi), quien concedió su permiso para usar ésta y el resto de
las imágenes de su autoría en este artículo.
De seres vivos a cyborgs
Silvia Zenteno
Desde el principio de su historia, nuestra especie se ha destacado por un
inextinguible deseo de control sobre lo que la rodea y ha empleado
diferentes
métodos
incluidos)
sigan
para
hacer
instrucciones,
que
los
demás
empezando
por
animales
el
(humanos
entrenamiento
condicionado. Ejemplos de esto sobran, y van desde las mascotas y
animales domésticos, hasta animales de rescate o los que se han usado
por simple entretenimiento en los circos. Finalmente hemos llegado a un
momento en el que es posible implementar técnicas avanzadas, como la
estimulación eléctrica, la epidérmica o la ultrasónica, para crear seres vivos
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cuyos comportamientos pueden ser manipulados a voluntad, conocidos
como robo-animales o biorobots.
Los biorobots son animales a los que se equipa con una interface
computadora-cerebro para controlar su comportamiento. Hasta cierto punto,
harán lo que sea que su operador les ordene, incluso cosas que van en
contra de sus instintos, lo que le agrega un tono un tanto siniestro desde
el punto de vista ético.
Debido a su componente biológico, los biorobots pueden ser usados en
tareas
en
las
que
presentan
grandes
ventajas
frente
a
los
robots
convencionales, como las de búsqueda de víctimas en zonas de desastre,
de
exploración,
de
espionaje
y
en
estudios
de
funcionamiento
neurofisiológico, así como de comportamiento animal.
Uno de los ejemplos más conocidos de biorobots, y que además es
comercial, es la robo-cucaracha llamada “Roboroach”, y no me refiero a la
caricatura canadiense que se transmitía hace unos diez años por Once
Niños, del Canal Once, aunque la idea es algo parecida.
Figura 1. Captura de pantalla del inicio del programa de televisión animado Roboroach,
perteneciente a la compañía productora Portafolio Entertaiment.
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Cerebros en tu patio trasero
Hace un año la compañía Backyard Brains, fundada por el ingeniero
biomédico Greg Gage y el biólogo Tim Marzullo, lanzó “el primer cyborg
comercialmente disponible en el mundo”. El paquete de la Roboroach
incluye tres juegos de electrodos, una pila y un chip; lo necesario para
que uno mismo haga la cirugía en la cucaracha. Cuesta 99 dólares, pero
si agregas 50 te enviarán también una docena de cucarachas vivas.
Todo empezó cuando usaron los circuitos controladores de un juguete
llamado “HexBug Inchworm” (ver figura 2), un robot parecido a un insecto,
y los modificaron para que estimularan adecuadamente los nervios de las
antenas de cucarachas. La Roboroach ya hasta viene con una aplicación
para
Smartphone
que
permite
enviar
frecuencias
al
cerebro
de
la
cucaracha y controlar desde el teléfono al insecto para que gire a la
derecha o a la izquierda. O al menos así era hasta que muchos grupos
activistas
defensores
de
animales
comenzaron
a
demandar
que
se
detuviera su venta.
Figura 2. Robot de juguete Hexbug Spider, parecido al Inchworm, junto con su control
remoto. Esta imagen está licenciada bajo Creative Commons 3.0 (BY-SA) y fue obtenida
de: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hexbug_Spider.JPG
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Robot + cockroach (cucaracha) = Roboroach
Dejando las cuestiones bioéticas de lado por ahora, regresemos al asunto
de las cucarachas, ¿cómo es eso de que te venden el material para que
tú mismo hagas la cirugía?
En realidad uno podría construir su propia robo-cucaracha sin necesidad
de comprar el paquete que venden en Backyard Brains, ya que las partes
electrónicas se pueden obtener de un juguete a control remoto y por
mucho menos dinero. Todo lo que se necesita es una cucaracha (yo sé,
¡qué asco!), un estimulador eléctrico, un radiotransmisor equipado con un
microcontrolador remoto y una microbatería.
Los
pasos
a
seguir
se
pueden
ver
en
este
video:
https://www.youtube.com/watch?v=V2zNOP6RqRk. De manera escueta lo que se
hace es conectar tres cables de plata a los tres electrodos del conector.
Se anestesia a la cucaracha con hielo y se le pega el conector en la
cabeza. Uno de los cables de plata, el que servirá para hacer tierra, se
mete por un agujero que se le hace a la cucaracha en el tórax y se pega.
Luego se cortan las antenas un poco y los otros dos cables se introducen
en cada antena y se pegan (ver figura 3, panel izquierdo). Después se
pega temporalmente el chip en el dorso de la cucaracha y se enchufa con
el conector (ver figura 3, panel derecho).
Este chip contiene tanto el radiotransmisor que recibe los comandos a
distancia, como el estimulador que transfiere los comandos con un pulso
eléctrico al cerebro, generando sensaciones virtuales. Aunque es un poco
pesado, las cucarachas son capaces de levantar 20 veces su peso, así que
les es posible caminar con él encima.
Como pueden ver, aunque tal vez se requiera una cierta habilidad manual
para insertar los electrodos, en realidad no es tan complejo el convertir
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una cucaracha en un cyborg —acrónimo de organismo cibernético—, lo
cual puede resultar fascinante y al mismo tiempo perturbador.
Figura 3. Cirugía para crear una robo-cucaracha. En el panel de la izquierda se muestra
la inserción de los cables del conector en las antenas. En el panel derecho se muestra el
biorobot completo con el chip montado. Todos los derechos de la imagen pertenecen a
Graham Murdoch (https://www.behance.net/mmdi)
En el caso de las robo-cucarachas, los electrodos se conectan a la parte
del cuerpo desde donde se enviarán los estímulos eléctricos al cerebro,
pero también se pueden implantar microelectrodos directamente en áreas
funcionales específicas del cerebro. Esta idea no es muy nueva, es la
misma que se usa para que las personas muevan sus prótesis a voluntad
con sólo pensarlo, pero puesta a la inversa, es decir, en vez de que un
organismo controle un aparato eléctrico, el aparato controla al ser vivo. De
hecho, la microestimulación se usa para tratar el Parkinson y los implantes
cocleares.
Los seres vivos también son eléctricos
Como muchos sabrán, las neuronas se envían información entre ellas
usando pulsos eléctricos. En las robo-cucarachas, cuando se presiona el
botón de la derecha o de la izquierda en el control remoto, éste envía la
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señal al radiotransmisor y el estimulador al que está conectado lanza un
impulso eléctrico hacia la antena por el cable correspondiente.
Las antenas están cubiertas por miles de pelos y cada uno contiene una
neurona receptora del tacto —o mecanorreceptora— y de una a cuatro
neuronas receptoras de químicos —o quimiorreceptoras— (ver figura 4).
Figura 4. Sistema nervioso de la cucaracha. Las antenas se dividen en tres partes: escapo,
pedicelo y flagelo, y todas tienen pelos con neuronas receptoras. En la parte inferior
izquierda se muestra una comparación entre el Sistema Nervioso Central (SNC) de los
humanos y el de las cucarachas, y a la derecha las partes del SN de estas últimas.
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Las antenas son muy sensibles a los estímulos táctiles e incluso pueden
ser capaces de discriminar texturas. Los mecanorreceptores flagelares
sirven para encontrar objetos mientras las cucarachas caminan y exploran,
y para identificar el estímulo, mientras que los mecanorreceptores del
pedicelo ayudan a ubicarlos en el espacio. Conforme el flagelo se mueve
por una superficie, sus pelos receptivos interactúan con la textura y esto
estimula los mecanorreceptores flagelares directamente. Estas vibraciones
mecánicas activan a los mecanorreceptores del pedicelo con los que están
comunicados, y éstos envían la información al cerebro.
Como se ven la siguiente figura, en las antenas cortadas el chip se
comunica directamente con las neuronas receptoras a través de pequeños
impulsos eléctricos que simulan la estimulación eléctrica de la actividad
neuronal.
Figura 5. Estimulación eléctrica artificial que se da en las antenas de las robo-cucarachas.
¿Quién engañó a Roboroach?
¿Pero cómo es que al mandar pulsos eléctricos por la antena se logre
controlar a una cucaracha como si fuera un robot? Puede que a algunos
les suene a que les están tomando el pelo, pero en realidad a quienes
están engañando es a las cucarachas.
Estos animales poseen un par de antenas largas y delgadas porque las
usan para navegar por el mundo. En la mayoría de los insectos las
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antenas son movidas activamente, un papel vital para que puedan detectar
eficientemente la posición, forma, textura e identidad química de los
objetos
que
los
rodean
al
caminar,
escapar,
reconocer
pareja
y
comunicarse con sus congéneres.
Cuando las antenas tocan algún objeto, la información es enviada hasta
las neuronas motoras de las patas de la cucaracha para que gire y se
aleje del obstáculo (ver figura 4), pues las señales táctiles les sirven para
evitar depredadores como el sapo de caña, el ratón, la mantis y la araña
lobo. La cucaracha usa esos mismos sensores para seguir las paredes
durante su escape.
En las robo-cucarachas, cuando el chip dispara el pulso eléctrico a las
neuronas de las antenas, hace pensar a la cucaracha que tiene un
obstáculo al frente y ella responderá girando como si se tratara de un
estímulo sensorial verdadero. (Video: http://ibionics.ece.ncsu.edu/EMBC_12.wmv)
Figura 6. Robo-cucaracha controlada remotamente. Todos los derechos de la imagen
pertenecen a Graham Murdoch (https://www.behance.net/mmdi)
¡1, 2, 3, toca la pared!
La
respuesta
evasiva
de
la
cucaracha
ante
un
estímulo
es
impresionantemente rápida, de 20 milisegundos, lo que implica que la vía
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de
la
neurona
receptora
a
la
de
los
músculos
de
las
patas
es
relativamente corta. En este lapso la cucaracha discrimina el estímulo, lo
interpreta, lo integra y genera un patrón motor. Además, siempre gira en
dirección contraria a la del estímulo, incluso en cucarachas ciegas.
Esto se debe a que los mecanorreceptores de la antena de un lado se
conectan con la interneurona del lado contrario cuando entran al cerebro
(ver figura 7). Las interneuronas son las que llevan la información a las
neuronas motoras. Cuando una antena —digamos la derecha— recibe un
estímulo, la interneurona a la que está conectada —es decir, la de la
izquierda— lanza impulsos en mayor número y amplitud que la del otro
lado, y la cucaracha gira hacia el lado del que salió el primer disparo de
mayor amplitud —es decir, a la izquierda—, alejándose del objeto que la
tocó (ver Figura 7). Estos patrones de actividad también predicen el ángulo
de amplitud del giro, dependiendo del número de impulsos de gran
amplitud disparados, los cuales se definen a su vez por la posición de la
antena.
Figura 7. Respuesta de evasión ante el estímulo de la antena (respuesta contralateral) y
ante el estímulo directo de las interneuronas (respuesta ipsilateral), ver texto.
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Algo que se observa en las Roboroach es que dejan de responder a la
microestimulación después de algunos minutos. Se cree que esto se debe
a que el cerebro aprende y se adapta a los estímulos porque son
periódicos, de la misma forma en que nosotros dejamos de escuchar el
motor del refrigerador o el tic tac de un reloj después de un rato. Si el
estímulo se da al azar, la cucaracha tarda más tiempo en adaptarse, ya
que estar habituado a un tipo de estímulo no detiene la respuesta a
estímulos diferentes. Si se deja a las cucarachas descansar por unas horas,
al volver a estimularlas responden otra vez.
Es importante aclarar que aunque existe un cierto grado de modularidad,
no es posible caracterizar un comportamiento en términos de un simple
estímulo-respuesta, ni encontrar una única neurona que corresponda a
algún comportamiento en particular. Aún falta mucho por saber sobre los
mecanismos biológicos de las funciones neuronales para controlar el
comportamiento.
¿Neuro-revolución o maldición imperdonable?
Las robo-cucarachas se pueden usar para mapear una zona de desastre y
localizar
sobrevivientes,
para
desarrollar
modelos
neurofisiológicos
de
comportamiento animal, en la milicia, para recolección de información
geográfica, espionaje y exploración, y ayudan a entender las propiedades y
funcionamiento del sistema nervioso. Además, la tecnología usada en los
biorobots tiene un gran potencial para mejorar la calidad de vida de las
personas al desarrollar nuevas soluciones terapéuticas para la epilepsia,
Parkinson, parálisis, ceguera y desordenes neuromusculares severos, entre
otros. Sin embargo, esta tecnología puede utilizarse en otros campos como
el de la industria del juego y el entretenimiento.
Los creadores de Backyard Brains explican que el objetivo de la compañía
es causar una “neuro-revolución” al hacer la ciencia accesible a cualquiera
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e inspirar a los niños para que se interesen en el campo de la
neurociencia y en un futuro se dediquen a ella. Pero los críticos dicen que
la venta de las Roboroach está enviando el mensaje equivocado, ya que
promueve que los niños hagan operaciones invasivas en organismos vivos
y que los consideren meras máquinas, herramientas o juguetes (hay incluso
algunos que ya de plano exageran y los acusan de formadores de los
futuros psicópatas). Y es cuando me surge la pregunta: ¿qué es más
importante: enseñar a los niños neurociencia o bioética? Gage dice que en
su experiencia trabajar cercanamente con los insectos en experimentos
puede sensibilizar a los estudiantes al hecho de que las cucarachas “son
similares a nosotros y tienen las mismas neuronas”. El problema es que no
se puede estar seguro del mensaje que tomarán los niños.
Los ingenieros de Backyard Brains dicen que las cucarachas sienten muy
poco o nada de dolor por la estimulación y que en caso de sentirlo,
como los insectos tienen memoria corta, no lo recordarán por mucho
tiempo. Ésta es una aseveración que causa mucha polémica. En primer
lugar, entre los expertos aún está en discusión la duración de la memoria
en los insectos, y en caso de que sientan dolor, por más corta que fuera,
igualmente es un dolor que se les hace sentir varias veces, por lo que no
es un argumento a favor del uso de este dipsositivo. En segundo lugar,
también está a discusión si los estímulos eléctricos provocan dolor o no.
El Dr. Bozkurt, quien trabaja con robo-cucarachas, dice que la habituación
del insecto a los estímulos aplicados se malinterpreta como tal y que en
realidad lo que pasa es que la estimulación eléctrica se realiza en rangos
demasiado elevados, causando un daño irreversible en la cucaracha. Sin
embargo, esto no concuerda con que al dejar a las cucarachas descansar
el tiempo suficiente vuelven a ser susceptibles a los estímulos, aunque
tampoco quita que al estar usando los circuitos de un juguete, estos
probablemente no estén dentro del rango adecuado para los animales.
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La compañía también argumenta que los insectos son regresados a su
casa cuando se acaba el “experimento”, y que pueden volver a sus vidas
normales, ya que el chip se les despega de la espalda para que no les
estorbe su peso y sólo se quedan con el conector de la cabeza. Uno se
pregunta ¿qué vida normal pueden tener cuando les han cortado los
órganos que les sirven para explorar el mundo?
Y sí, uno podrá matar a las cucarachas de su casa para evitar una plaga,
pero es por razones de “supervivencia”, ya que son los insectos que
transmiten más enfermedades, pero otra cosa es manipularlas sólo en aras
de la educación. El que los niños experimenten con ellas no está
agregando nada al conocimiento científico de la humanidad, además de
que hay otras formas de enseñarle a los niños sobre el sistema nervioso.
Por ejemplo, los mismos miembros de Backyard Brains se ofrecen a ir a
las escuelas a dar conferencias en las que le cortan una pata a una
cucaracha y la conectan a unos electrodos por los que le pasan
electricidad para hacer que se mueva. Esto no es mejor que cortarles las
antenas, pero no transmite al niño la idea de poder sobre el animal y sólo
uno es suficiente para que muchos niños aprendan a la vez.
Finalmente, queda la cuestión ética del control sobre otro ser vivo. Por un
lado, aunque las cucarachas estén anestesiadas durante la operación, e
incluso asumiendo que los estímulos no les causen ningún daño, nadie
puede asegurar que el control sobre ellas no les cause estrés, y esto se
vuelve más preocupante cuando se trata de robo-animales con una
complejidad psicológica mayor. Por otro lado, ¿en dónde está el límite de
lo que se les puede obligar a hacer? A las robo-cucarachas se las puede
obligar a ir a sitios a los que instintivamente se negarían, como lugares
iluminados o espacios abiertos, cosa que en un principio parecería
inofensiva, pero ¿y si se les obligara a hacer algo más?
Los fanáticos de
Harry Potter recordarán aquella escena en la que Ojoloco Moody usa una
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araña para enseñarles a los alumnos la maldición imperius, con la que se
pueden controlar las acciones de otro ser vivo. En un inicio todo parece
divertido, hasta que Moody les pregunta: “¿Qué quieren que haga ahora,
que salte por la ventana?, ¿que se ahogue?”. Podría decirse que los
biorobots son la versión de la vida real de la maldición imperius, la cual
en la saga es parte de las llamadas “maldiciones imperdonables”, ¿por qué
será?
Figura 8. “¿Qué quieren que haga ahora, que salte por la ventana?, ¿que se ahogue?”.
Captura de pantalla de la película “Harry Potter y el cáliz de fuego” cuyos derechos están
reservados por Warner Bros Movies.
No pretendo darle al lector las respuestas a los problemas éticos de los
biorobots, sólo despertar en ellos la duda y quizás una discusión sobre el
tema. Todos estos argumentos en contra de las Roboroach podrían
aplicarse en mayor o menor medida a cualquier tipo de experimentación
en animales. Hay comités de ética que se encargan de revisar los
protocolos experimentales para asegurarse (o eso sería lo ideal, aunque no
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siempre pasa) de que los animales sean tratados lo mejor posible y que el
objetivo de su uso esté bien justificado. Los biorobots tienen muchos usos
beneficiosos que de hecho justifican su uso según estos comités de ética,
pero en el caso de la Roborach, incluso si es vendida como herramienta
educativa y no como un juguete, ¿el fin de enseñar justifica los medios?
Bibliografía especializada
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