El dolor puede no ser deseable, pero es esencial para sobrevivir. Un mecanismo de defensa eficaz y sofisticado, el dolor es la forma en que nuestro cuerpo nos dice que algo anda mal y que debemos tomar medidas inmediatas para evitar lesiones.
La piel, el órgano más grande del cuerpo, está constantemente monitoreando el dolor. Puede desencadenar acciones para evitar el dolor automáticamente a través de reflejos, por ejemplo, cuando tocamos algo peligrosamente caliente.
Ahora, investigadores de la RMIT University en Melbourne, Australia, han creado una piel artificial que imita este mecanismo y reacciona a los estímulos de dolor.
Hecha de caucho de silicona, tiene la textura de la piel real y también es «muy similar a la piel en sus propiedades mecánicas», dice Madhu Bhaskaran, profesor de ingeniería en la Universidad RMIT e investigador principal del proyecto.
Podría conducir a innovaciones revolucionarias en prótesis y robótica.
Respuesta rápida
Al igual que la piel real, la versión artificial está diseñada para reaccionar cuando la presión, el calor o el frío superan el umbral del dolor. Sus capas exteriores intercalan circuitos electrónicos repletos de sensores que responden a los estímulos.
«Lo fascinante de nuestro cuerpo es que funciona enviando señales eléctricas a un sistema nervioso central», dice Bhaskaran. Los circuitos electrónicos funcionan de manera similar y son igual de rápidos, explica.
Cuando tocamos algo ardiente, los receptores del dolor en nuestra piel envían una señal eléctrica a través de nuestros nervios al cerebro. El cerebro envía su propia señal eléctrica para iniciar una respuesta; por ejemplo, un reflejo de retirada para alejar la extremidad afectada del calor.
De la misma manera, cuando uno de los sensores en la piel artificial detecta un estímulo de dolor, envía una señal eléctrica a las partes de la estructura que imitan al cerebro, dice Bhaskaran. Esto se puede programar para activar un movimiento.
«La clave aquí son los umbrales», dice Bhaskaran. Explica que, aunque sentimos los estímulos constantemente, solo reaccionamos cuando el estímulo supera un umbral, «como tocar algo muy caliente». El cerebro y la piel comparan los estímulos e identifican cuáles son peligrosos, dice. Al crear la piel artificial, los científicos establecieron esos umbrales para la electrónica que imita al cerebro.
El resultado es una piel artificial que puede diferenciar entre el toque suave de un alfiler o una puñalada dolorosa.
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Al igual que la piel real, la artificial también es elástica.
Prótesis inteligentes
La piel artificial podría ayudar a crear prótesis inteligentes cubiertas con una piel funcional que reacciona al dolor como extremidades humanas, lo que permite al usuario saber si está tocando algo que podría causar daño.
«Hemos recorrido un largo camino con las prótesis, pero la atención se ha centrado en gran medida en las acciones motoras que puede realizar la prótesis», dice Bhaskaran. Debido a que las extremidades artificiales convencionales no tienen piel, no detectan peligros externos. «Tener una capa similar a la piel lo haría mucho más realista», dice.
Steve Collins, un experto en prótesis y exoesqueletos de la Universidad de Stanford en EE.UU., que no participa en el proyecto, está de acuerdo: «Cuando una persona pierde una parte de su extremidad a causa de la amputación, pierde no solo hueso y músculo, sino también órganos somatosensoriales», dice, refiriéndose a los órganos que proporcionan sensaciones como calor o presión.
Si bien la estructura y el movimiento han recibido mucha atención en el diseño de prótesis, la detección puede ser la clave para obtener un rendimiento similar al humano con miembros artificiales, dice.
El I-Limb, diseñado en Gran Bretaña por Touch Bionic, fue la primera mano biónica disponible cuando se lanzó en 2007. Ofrece movilidad avanzada pero no puede detectar el peligro.
Peter Kyberd, profesor de ingeniería en la Universidad de Portsmouth que creó la primera prótesis controlada por microprocesador del mundo en 1998, dice que encuentra el trabajo interesante: «La mayoría de los intentos actuales de proporcionar retroalimentación de las prótesis al usuario no han dado como resultado ninguna mejora en función en el uso diario», dice.
Una gran parte del problema es que «el tipo y la calidad de las señales de retroalimentación son muy deficientes», dice. Y agrega que queda un largo camino por recorrer antes de que la piel pueda usarse de manera rutinaria en prótesis.
Potencial para otras aplicaciones
La piel artificial también tiene el potencial de usarse para injertos de piel, dice Bhaskaran. El injerto artificial podría ser una medida temporal que eventualmente será reemplazada por piel real, o podría aplicarse como un injerto permanente cuando el uso de piel real no sea viable. La piel también podría usarse para crear guantes quirúrgicos inteligentes, reemplazando la sensibilidad que generalmente se pierde al usar cubiertas para las manos.
La más avanzada de todas las aplicaciones es la robótica, donde la piel artificial sensible al dolor no solo proporcionaría una funcionalidad realista, sino que también imbuiría a un robot humanoide potencial con la capacidad de sentir dolor, un paso intrigante no solo tecnológicamente, sino también filosóficamente.
Bhaskaran dice que la idea tiene potencial, pero se está enfocando en objetivos más inmediatos: «Por ahora, necesitamos trabajar en estrecha colaboración con los investigadores biomédicos para ver cómo podemos llevar esto al siguiente paso. El objetivo es hacerlo mucho más realista e integrarlo en aplicaciones de la vida real».
*Con información de CNN
