Apuntes científicos desde el MIT

“Dentro de poco, los atletas discapacitados batirán los records de los deportistas convencionales”.
Hugh Herr lanzó esta contundente sentencia ayer en el Museo del MIT , avalado por ser uno de los principales expertos en prótesis del mundo, e inspirado por su experiencia personal.
Hugh Herr era un joven apasionado por la escalada hasta que un fatídico día de invierno se perdió en las montañas de New Hampshire. Lograron rescatarle con vida, pero la gangrena le costó la amputación de sus dos piernas. Ahora recuerda: “los médicos me dijeron que no volvería a escalar nunca. Se equivocaron”. El siguiente video resume su historia:

Hugh dirigió su vida profesional al diseño de prótesis ortopédicas. La referencia de la escalada estaba en su mente. Ahora es uno de los profesores más prestigiosos del MIT, y como podéis observar a partir del minuto 1:30 del video, ha cumplido con creces su objetivo.
De hecho asegura que con sus nuevas piernas sube paredes que antes le resultaban imposibles. Ataviado con el tobillo electrónico más avanzado que existe (y que él mismo ha diseñado), cuando le preguntan si preferiría tener de nuevo sus piernas orgánicas contesta: “Absolutamente no. Mi tobillo mejorará con el tiempo, al contrario que el vuestro. A los 80 años tendré un tobillo superior al de un chico de 18.”

Algo parecido opinaba la deportista y modelo Aimee Mullins en el congreso “Human 2.0 : nuevas mentes, nuevos cuerpos, nuevas identidades” que se celebró el año pasado aquí en Cambridge. Aimee tiene piernas para correr , para vestir elegante, o para ir casual. Plantaba cara a sus compañeras en las pruebas atléticas de la universidad, ha aparecido en portadas de revistas, películas, espacios de televisión, y durante su intervención hizo la siguiente reflexión: “cuál es mi identidad? Soy discapacitada? Capacitada? Supercapacitada? La gente dice que no tengo piernas, pero en realidad poseo 10 pares”. “Algunas personas me intentan piropear diciendo que no parezco discapacitada. Es gracioso, no me siento discapacitada”

Cuando lo normal no es suficiente
Os aseguro que si vierais a Hugh Herr caminando por la calle sin mostrar sus dos tobillos ortopédicos, no podrías distinguir sus movimientos de los de cualquier otro transeúnte.
Empezó su charla de ayer insistiendo en que la discapacitada es la tecnología, no los humanos. El primer objetivo es beneficiar a personas que han sufrido amputaciones, pero también están construyendo prótesis que mejoren las capacidades motoras de pacientes con embolias y pérdida de movilidad . Resulta obvio que el siguiente paso es aplicar estos avances en personas que no hayan sufrido lesión alguna. Un ejemplo sería el exosqueleto que su equipo ha diseñado y que permite a soldados aligerar cargas pesadas. Aquí es donde aparece el concepto de “Human Augmentation”, la fusión del hombre con la máquina, y la redefinición del concepto de normalidad. Aspectos que pueden sonar futuristas, pero que ganan en credibilidad cuando los oyes en boca de científicos serios del MIT durante una presentación pública como el congreso H2.o, en el que se pudieron oír frases como: “no nos conformamos sólo con devolver la normalidad a un enfermo… ¿Qué es la normalidad? queremos mejorar los cuerpos y cerebros convencionales”, o “los cuerpos y la tecnología se fusionarán para cambiar nuestro concepto de capacidad, y de identidad. La nueva era del human 2.0 ya está aquí”

Del cerebro al músculo
Volviendo a la realidad, nos encontramos todavía más fantasía. El gran reto que se está persiguiendo en este campo es la conexión sensorial. Según Herr todavía tardaremos un poco en conseguir miembros ortopédicos con sensibilidad, pero muy pronto lograrán transmitir información nerviosa desde el extremo de tu pierna orgánica hacia los circuitos de la prótesis. La misma señal eléctrica que tu cerebro envía al pie si quiere que lo gires hacia la derecha, llegaría a los mecanismos del tobillo electrónico para hacer caso a tus pensamientos.
No es ciencia ficción. Asistí a la conferencia con mi compañero John Mangels, que me explicó las investigaciones punteras que un grupo de Cleveland está haciendo sobre el control de movimientos con la mente. John me pasó un artículo suyo publicado en 2006 en el que explicaba el caso de Emma Freeman, paralizada de cuello para abajo tras un disparo durante un robo.
A Emma le implantaron un sensor en el cuello para registrar las señales nerviosas que llegaban de su cerebro. Los científicos pasaron meses pidiéndole que intentara diferentes movimientos del brazo, registrando datos en el ordenador, interpreténdolos, y finalmente ensayando movimientos con un brazo virtual. Pero cuando creyeron tener descifrado el lenguaje eléctrico de los músculos de Emma, le insertaron unas fibras bajo la piel de su brazo paralizado. Por primera vez en 12 años, Emma pudo volver a moverlo a voluntad.
Una visión más futurista es registrar directamente la actividad eléctrica del cerebro, aprender a leerla, y transmitirla a un miembro ortopédico, o una silla de ruedas. Aquí podéis ver un video explicando esta metodología. En monos, con los que se pueden realizar operaciones más invasivas directamente en el cerebro, el movimiento de brazos robóticos a partir de actividad mental lleva ya varios años dando resultados sorprendentes. No os perdais el último video , en el que un mono come frutos con un brazo mecánico que dirige con su pensamiento. Impresionante.

PD: En el campo de la aumentación humana, el tema más controvertido éticamente y que mayor repercusión puede tener en el futuro es la mejora de las capacidades cerebrales. Es tan serio, y conlleva tantos matices, que lo dejamos para un futuro post.

Si pretendes descubrir algunos de los proyectos tecnológicos más futuristas del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT ), el primer lugar que querrás visitar es el Media Lab , un centro que mezcla ingenieros, científicos, artistas y empresarios con la inequívoca misión de “inventar el futuro”.
Pasear por su interior es un estímulo constante, y escoger entre sus más de 300 proyectos, imposible.
Tras una enorme ventana descubres a Leonardo, el robot emocional más avanzado que existe. Leonardo te mira y escucha. Es capaz de interpretar las expresiones de tu cara, el tono de tu voz, e interactuar contigo. Será socialmente inteligente y representa el porvenir de los robots personales .
Pasas a la sala contigua y te presentan al grupo que explora interfaces más efectivas que el teclado para comunicarte con el ordenador; observas a un investigador que pretende dirigir un sonido para que se oiga sólo en un lugar concreto, y visitas al equipo que diseña nuevos instrumentos musicales y prepara un revolucionario concepto de escenificación musical llamado ópera del futuro , que estrenarán en Montecarlo en 2009.
Subes un piso y el director del Human Speechome Project te explica que está registrando 400.000 horas de audio y video de su propio hijo para identificar los momentos claves del desarrollo y aprendizaje del lenguaje. A su lado, el grupo de Alex Pentland te muestra sensores personales que miden detalles de tus movimientos, expresiones faciales, tono de voz, lenguaje no verbal, y dinámica de las conversaciones para extraer información sobre el comportamiento humano y las interacciones sociales.
De vuelta a la primera planta te encuentras el laboratorio del experto en prótesis Hugh Herr, que ya ha diseñado el tobillo electrónico más avanzado que existe, ahora está trabajando en una rodilla, y asegura que las prótesis inteligentes llegarán a superar holgadamente las características originales de los miembros amputados.

Sales del MediaLab aturdido, y te das cuenta que todavía te falta recorrer todo el MIT y enfrentarte a sus proyectos de mayor envergadura. Caminas escasos 150 metros, subes a la quinta planta del Edificio 68, y entras en uno de los laboratorios de biología sintética más prestigiosos del mundo. Allí su director Drew Endy te dice “como ingeniero, me apasiona construir cosas, y no encuentro un reto más apasionante que programar ADN y fabricar organismos vivos para que se comporten de la manera que hayamos previsto”. La biología sintética representa un nuevo paso en la ingeniería genética, va más allá de modificar o combinar elementos que ya existen dentro de la célula. Se trata de diseñar desde cero nuevas estructuras y moléculas con las funciones que queramos; y estandarizarlas para poder crear a gran escala formas de vida absolutamente noveles.

Pero si hablamos de integrar los planteamientos de la ingeniería con la biología molecular, nos dirigimos de lleno a una de las apuestas más fuertes del MIT para los próximos años. El filantrópico David Koch ha dado100 millones de dólares para construir el futuro Koch Institute para la Investigación Integral del Cáncer . Allí, investigadores como el premio Nobel Phillip Sharp formaran equipos mixtos con ingenieros como Robert Langer, cuya mente sólo se dirige a solucionar problemas. Langer posee más de 600 patentes y es uno de los pioneros en la creación de nanopartículas que viajarán por el torrente sanguíneo, identificarán las células tumorales, y liberarán fármacos específicos sobre ellas.

Baterías más eficientes, captación de carbono, mejoras en la fisión nuclear, en el aprovechamiento de la energía solar, en los molinos eólicos, en biocombustibles, … son algunas de las iniciativas que se emprendieron con fuerza cuando en 2006 la presidenta del MIT, Susan Hockfield, estableció la lucha contra el problema energético como una de sus principales responsabilidades.
Pero si hablamos de fuentes de energía futuristas, sin duda una de las grandes esperanzas es la fusión nuclear; forzar la unión entre átomos de hidrógeno para formar helio y liberar una enorme cantidad de energía. En el Plasma Science and Fusion Center te muestran su principal herramienta de investigación, el reactor Alcator C-Mod. Pero en seguida te conducen al LDX , un reactor inspirado en la magnetosfera de Júpiter y en cuyo interior levitará un anillo superconductor de media tonelada. Con él pondrán a prueba una estrategia absolutamente novedosa para confinar átomos y acercarse a la fusión nuclear.

Si hay un área en la que el MIT ha sido siempre uno de los líderes destacados, ésta es la robótica. Te encuentras robots esparcidos por todo el campus. En el departamento de astronáutica los hay que vuelan de forma independiente, el robosnail del departamento de ingeniería mecánica imita a un caracol y sube por las paredes llegando a cualquier rincón que se proponga, y el grupo de locomoción está obsesionado en conseguir que sus robots se muevan de una forma más natural. Pero si buscamos lo más puntero en devolver el sentido original a la palabra Robot (trabajador), tenemos que ir al Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencia Computacional (CSAIL). Allí Rodney Brooks lo tiene claro: “mi misión actual es hacer robots útiles, que ayuden a las personas en sus trabajos. No que los sustituyan, sino que los hagan más fáciles, como ha pasado con los ordenadores”. A continuación nos presenta con orgullo a “Obrero”, un robot humanoide con manos flexibles y sensores táctiles deformables inspirados en la piel humana. La exquisita sensibilidad de Obrero le permite percibir las propiedades del objeto que está cogiendo y actuar en consecuencia. Distingue perfectamente un huevo de un tornillo, y puede coger tanto una pieza metálica pesada de forma tenaz, como un papel enrollado sin aplastarlo.
Abandonas el laboratorio de Brooks y a simple vista distingues al equipo que ha diseñado el “Robocar”, un vehículo autónomo que se desplaza sin conductor ni control remoto. Sus sensores y un sistema de posicionamiento le son suficientes para dirigirse a sí mismo. El Robocar quedó finalista en una competición esponsorizada por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, y permite hacer más plausible un futuro en el que algunos coches no requieran conductor.

En el mismo edificio se realizan decenas de proyectos en Inteligencia Artificial. Es ilusorio predecir cuál fructificará en el futuro, pero quizás donde más esfuerzos se están dedicando es al reconocimiento de imágenes por ordenador y a la fotografía computacional .
Ante una foto con serpientes, árboles, pájaros, rocas, caballos, vehículos y casas, para nosotros es fácil distinguir qué es un animal, y qué no lo es. Para un programa informático es mucho más difícil… de momento. Inspirados en el funcionamiento del cerebro se están construyendo modelos informáticos de visión computacional que podrán extraer información muy precisa de las imágenes. Pronto, cuando teclees la palabra “coche” en Google images, la búsqueda no se realizará por los tags de la foto que alguien haya introducido, sino por su contenido gráfico.

Rememorando “2001: Odisea en el Espacio” mezclamos la inteligencia artificial con la exploración espacial; un área en que la NASA y los ingenieros del MIT siempre han trabajado de forma estrecha. Existen tres formas de explorar el espacio: Con humanos, con robots, y mediante telescopios. De las tres podemos encontrar proyectos bastante futuristas. Olvidaros de la imagen del astronauta patoso vistiendo un traje espacial enorme y pesado que le dificulta los movimientos; es el pasado. El traje del futuro estaba colgado en el despacho de su diseñadora, Dava Newman, en el departamento de Astronáutica e Ingeniería de Sistemas. Este traje cuenta con un novedoso sistema que utiliza contrapresión mecánica en lugar de aire presurizado, y que mejorará no sólo la movilidad de los astronautas, sino también su seguridad.
El MIT tiene varios proyectos de robots destinados a la exploración de Marte. Uno de los más originales son los microbots , pequeñas esferas equipadas con sensores y sistemas de comunicación que se esparcirían en gran número por la superficie de Marte. Esta estrategia permitirían recoger datos de un área mucho mayor y diversa que con los vehículos convencionales.
La construcción de telescopios nunca ha sido una de las áreas en las que el MIT ocupase un lugar destacado, pero sin embargo la NASA les está financiando el desarrollo de un proyecto para construir telescopios en la cara oculta de la luna . Allí, sin ninguna atmósfera que enturbie, serían capaces de recibir señales de la época oscura del universo, cuando se empezaron a formar las primeras estrellas y galaxias.

De lo inmenso a lo diminuto. La nanotecnología ya no tiene dueño. Se ha esparcido por los laboratorios de biología, de ciencia de materiales, de medicina, de ingeniería… pero quizás quien más expectante la ha recibido es el “Institute for Soldier Nanotechnologies”, un centro que recibe una abrumadora cantidad de dinero por parte del Ejército de Estados Unidos con el objetivo de proteger mejor a sus soldados. El soldado del futuro llevará sensores de gases tóxicos, protectores ligeros a base de nanotubos de carbono que dejarán obsoleto al kevlar, botas que le permitirán saltar y correr más rápido, implantes biónicos, y toda una serie de artilugios encaminados a reducir los riesgos durante las misiones, mejorar la intervención en caso de heridas, e incrementar las capacidades humanas.
Por último, uno de los proyectos más ambiciosos y que puede tener un impacto mayor en nuestra vida cotidiana es la electricidad sin cables. Los ingenieros del MIT ya han conseguido encender a distancia una bombilla de 60 vatios con un dispositivo situado a 2 metros de distancia. Marin Soljacic asegura que gracias a esta metodología basada en el acoplamiento por resonancia magnética “en un futuro cercano podríamos no necesitar cables para recargar nuestros teléfonos móviles, PDA’s, ordenadores, y una larga lista de equipos electrónicos”.

Es un sacrilegio no citar la ciencia básica puntera que el MIT está haciendo en neurociencia, en biología molecular o en el estudio del clima, ni hablar de su prestigiosa facultad de economía, ni de urbanismo, ni del departamento de ciencia, tecnología y sociedad más antiguo del mundo. Resulta imposible prever cuáles de sus proyectos pueden llegar a transformar nuestra sociedad; no se necesita una perspectiva histórica demasiado remota para entender lo inocentes que seríamos si lo creyéramos.

Algunas de las investigaciones del MIT se estancarán, y en muchísimos casos otros centros les pasarán por delante. Pero paseando como explorador científico por sus interioridades respiras futuro, y no te queda ninguna duda que en lugares como éste es donde se inventa parte del mundo en el que viviremos.

Publiqué este artículo ayer jueves 27 en la versión impresa de Ciberpaís, dentro de su especial 10º Aniversario. También se recoge en la web , pero sin fotos ni links. Por eso me permito reproducir el texto añadiendo dichos elementos, e invitaros a comentar o pedir más detalles de las investigaciones que aquí he tratado tan, tan de refilón.

El cambio de paradigma es el siguiente: De momento vamos al médico cuando estamos enfermos, para que nos devuelva a nuestro estado “normal”. Dentro de un tiempo no nos conformaremos con eso. El concepto de “normalidad” quedará obsoleto, y a pesar de estar sanos acudiremos a que mejore nuestro cuerpo y nuestra mente.

Este es el mensaje básico que transmite en su blog Ed Boyden, el codirector del “Center for Human Augmentation” en el MIT.
Y no se refiere a tratamientos antienvejecimiento, curas de salud o técnicas de autoayuda... Ed Boyden habla de prótesis, de neuroingeniería y de aumentar nuestras capacidades cognitivas.
Yo siempre había oído hablar de estas ideas en contextos de ciencia ficción o escenarios muy futuristas. Cuando descubrí el post de Ed, le envié un mail de inmediato solicitando una entrevista. No podía dejar pasar la oportunidad de hablar con alguien que está investigando de verdad sobre estos temas, en uno de los centros tecnológicos más avanzados del mundo.
El pasado viernes charlamos en su despacho durante 45 intrigantes minutos.

La fusión del cuerpo y la máquina
Ed quiso dejar claro desde el principio su planteamiento: El primer objetivo del laboratorio de neuroingeniería que él dirige es ayudar a personas con desórdenes neurológicos. Pero si además. la tecnología que desarrollen permite mejorar la memoria, creatividad o felicidad humana, están obligados moralmente a hacerlo.
Con un pelín de demagogia me dijo que la máquina de escribir se inventó originalmente para que los ciegos pudieran enviar cartas, y que Grahan Bell tenía en mente ayudar a las personas con sordera cuando diseñó el teléfono. Esto nos llevó a hablar de prótesis.
Ed señaló que dos puertas a su derecha se encontraba el despacho de Hugh Herr , un doble amputado y pionero en el diseño de prótesis inteligentes. Hugh (el que escala en la foto) asegura poseer los mejores tobillos del mundo, ya que cuando sube escaleras le empujan hacia arriba.
La moraleja es obvia: ¿por qué deberíamos contentarnos con un miembro ortopédico que iguale al natural, si podemos hacerlo mucho mejor?
Otro ejemplo es el atleta Oscar Pistorious, que con dos piernas metálicas diseñadas específicamente para correr, este verano quedó segundo en una carrera contra atletas profesionales.
Hay ejemplos todavía más sorprendentes de esta fusión entre el cuerpo y la tecnología, como las minúsculas cámaras que conectadas al nervio óptico permiten a algunos ciegos recuperar parte de su visión, o parapléjicos que pueden manejar una silla de ruedas con su pensamiento.
Ed insiste en que los primeros receptores de estos avances son las personas discapacitadas, pero no duda que su uso se extenderá a gente sana que quiera “mejorarse”.

Aumentar nuestro cerebro
El objetivo del laboratorio de neuroingeniería que Ed Boyden dirige es utilizar pulsos de luz para activar y desactivar neuronas específicas del cerebro. Pretenden controlar la actividad de los circuitos neuronales afectados en ciertas patologías como el Parkinson, de una forma mucho más precisa que con fármacos. Esto me llevó a preguntarle por la mejora farmacológica de las facultades cognitivas. Había oído que dentro el MIT se estaba incrementando el uso del Modafinil, un medicamento creado contra la narcolepsia, pero que también aumenta la atención y mejora la memoria. Dijo que el café también ena un potenciador cognitivo importante, pero no parecía muy cómodo. Miró de reojo el piloto encendido de mi grabadora de voz, y me dijo que no había leído suficiente sobre el tema.
Volviendo a la estimulación neuronal con luz óptica, auguró que muy pronto serán capaces de modificar el comportamiento en ratas de laboratorio. Reconoció que las aplicaciones en humanos todavía son lejanas, pero que sin duda tiene un gran futuro. Los fármacos inundan todo tu cerebro, sin embargo estas técnicas no invasivas permiten trabajar sobre zonas concretas con gran precisión.
De hecho la “Estimulación Magnética Transcraneal” (TMS) consiste en estimular eléctricamente zonas específicas del cerebro, y su uso ya está aprobado para tratar ciertas patologías, sobretodo la depresión.

De golpe, al oír que la TMS mejoraba el estado de ánimo de las personas con depresión, visualicé el salto que Ed pronosticaba. Imaginé alguien entrado en una especie de centro de masajes, donde un médico le ponía un casco que emitía impulsos eléctricos, y salía de la sesión la mar de contento por el resto del día. O una madre llevando a la consulta del especialista a su hijo para que le mejorara un poco la memoria y la capacidad de aprendizaje, porque no estaba sacando muy buenas notas. Pregunté a Ed si consideraba realista este escenario de futuro. Sonrió, creo que mentalmente recordó la grabadora, y asintió a medias con la cabeza...

Las ideas alrededor de la mejora humana artificial no son nuevas en absoluto. Llevamos muchísimo tiempo utilizando herramientas que alteran nuestro cuerpo, cambian nuestra mente, y redefinen nuestra identidad. Por otro lado cineastas y escritores se han encargado de imaginar cómo la tecnología puede hibridarse con nuestro organismo. Quizás lo nuevo es que una institución científica de reconocido prestigio como el MIT haya creado un centro llamado “Center for Human Augmentation”, organice un evento titulado “h2.o; Bienvenidos a la nueva ciencia de la adaptación humana ”, y sus investigadores reconozcan abiertamente poseer una nueva categoría de herramientas que cambiará nuestros cuerpos, mentes e identidad a una velocidad nunca antes contemplada. La revolución ha empezado. La era del Human 2.0 se aproxima.