Para las personas con parálisis o amputaciones, los sistemas neuroprotésicos que estimulan artificialmente la contracción muscular con corriente eléctrica pueden ayudar a recuperar la función de las extremidades. Sin embargo, a pesar de años de investigación, este tipo de prótesis no está muy extendido debido a la rápida aparición de fatiga muscular y al mal control. Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado un nuevo enfoque que esperan ofrezca un mejor control muscular con menos fatiga. Un enfoque basado en la optogenética: en lugar de utilizar electricidad para estimular los músculos, utilizaron luz.
En un estudio con ratones, los investigadores demostraron que esta técnica ofrece un control muscular más preciso, junto con una reducción espectacular de la fatiga. Si bien actualmente no es aplicable a humanos, este método podría revolucionar el campo de las prótesis y ayudar a las personas con la función de las extremidades comprometida.
Optogenética: una luz en la oscuridad de la discapacidad motora
La idea de controlar los músculos con luz puede parecer ciencia ficción, pero en realidad se basa en un principio muy conocido en biología: la optogenética. Esta técnica consiste en modificar genéticamente las células para hacerlas expresar proteínas sensibles a la luz, permitiendo así controlar su actividad exponiéndolas a pulsos de luz. Hasta ahora, la optogenética se ha utilizado principalmente estudiar el funcionamiento del cerebro, pero los investigadores del MIT tuvieron la intuición de aplicarlo al control de movimiento.
Su experimento con ratones demostró que la estimulación óptica de los músculos ofrece varias ventajas sobre la estimulación eléctrica tradicional. En primer lugar, permite un control más fino y gradual de la fuerza de contracción, similar al natural del cuerpo humano. Mientras que la estimulación eléctrica tiende a activar todo el músculo a la vez, provocando movimientos bruscos e imprecisos, la luz permite "reclutar" las fibras musculares de forma progresiva, obteniendo una respuesta más fluida y proporcional a la intensidad del estímulo.
Pero el verdadero punto fuerte de la optogenética es la resistencia a la fatiga. Los músculos estimulados eléctricamente se agotan rápidamente, en 5 a 10 minutos, lo que dificulta el uso prolongado de las prótesis. Sin embargo, con la luz Los investigadores pudieron mantener la estimulación durante más de una hora antes de observar signos de fatiga. Un resultado que abre interesantes perspectivas para la recuperación de la funcionalidad motora en personas con discapacidad.
De la teoría a la práctica: los retos a afrontar
Por supuesto, la transición de ratones a humanos no es obvia ni inmediata. El principal desafío es encontrar una forma segura y eficaz de introducir proteínas sensibles a la luz en los músculos humanos. Hace unos años, el laboratorio de Hugh Herr (el autor del estudio que te enlazo aquí) habían informado que en ratas estas proteínas pueden desencadenar una respuesta inmune que las desactiva y puede provocar atrofia muscular y muerte celular. Un obstáculo importante en el que los investigadores están trabajando arduamente.
"Un objetivo clave del Centro de Biónica K. Lisa Yang es resolver ese problema", dice Herr. "Se está llevando a cabo un esfuerzo múltiple para diseñar nuevas proteínas sensibles a la luz y estrategias para administrarlas, sin desencadenar una respuesta inmune".
¿Otros pasos necesarios para llegar a los pacientes humanos con optogenética? El desarrollo de nuevos sensores para medir la fuerza y longitud de los músculos, así como nuevas formas de implantar la fuente de luz. Un desafío de ingeniería importante, pero que los investigadores están decididos a afrontar. Si tiene éxito, esperan que su estrategia pueda beneficiar a las personas que han sufrido accidentes cerebrovasculares, amputaciones de extremidades y lesiones de la médula espinal, así como a otras personas que tienen una capacidad disminuida para controlar sus extremidades.
Más allá de la reparación: ¿hacia el fortalecimiento del cuerpo humano?
Las implicaciones de esta investigación van mucho más allá del campo médico. Si la técnica optogenética resultara eficaz y segura en humanos, podría allanar el camino para una mejora real de las habilidades motoras. Imagina poder aumentar la fuerza, velocidad o resistencia de tus músculos con una simple inyección de proteínas fotosensibles. O poder controlar el movimiento de un miembro robótico con el pensamiento, gracias a una interfaz optogenética cerebro-máquina. Escenarios que hoy parecen ciencia ficción, pero que mañana podrían convertirse en realidad.
Como siempre, esto también plantea cuestiones éticas y sociales no despreciables. ¿Quién tendrá acceso a estas tecnologías? ¿Estarán reservados sólo para fines médicos o también estarán disponibles para usos "recreativos"? ¿Qué impacto tendrán en nuestra concepción de la normalidad y la discapacidad? ¿Y cómo evolucionará la relación entre el cuerpo biológico y la tecnología?
Son preguntas abiertas, que requieren una reflexión profunda y un debate ampliado. Pero una cosa es segura: la investigación del MIT sobre estimulación muscular optogenética nos ofrece una visión fascinante del futuro de las prótesis y la mejora humana. Un futuro en el que la luz podría literalmente mover el mundo, un músculo a la vez.