Tecnología para volver a ver: científicos chilenos luchan por derrotar la ceguera

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Implantes de microchips oculares, modificación genética celular, el uso de la realidad virtual en videojuegos y la decodificación del mecanismo que nuestro sistema de visión usa para comunicarse con el cerebro, son algunas de las iniciativas científicas nacionales que utilizando tecnología de vanguardia buscan frenar la ceguera o, incluso, revertirla

En Chile más de 890 mil personas padecen de ceguera. Es la discapacidad con el mayor número de pacientes a lo largo del país. Al menos eso indican cifras del último Censo: patologías como las cataratas, que afectan al 75% de los mayores de 60 años, el glaucoma y la retinopatía diabética, son algunas de las más comunes entre los pacientes. “Si la primera es detectada a tiempo puede ser corregida mediante cirugía. Mientras que las otras dos no tienen cura, sólo tratamientos paliativos”, advierte el Dr. Alejandro Siebert, ex presidente de la Sociedad Chilena de Oftalmología (Sochiof).

Pero pronto muchas de estas condiciones podrán no solo ser tratadas, en muchos casos podrían llegar a ser revertidas gracias a los avances tecnológicos que combinan ingeniería con medicina. Parte de esta investigación de punta ha desembarcado en nuestro país, donde grupos de científicos trabajan con realidad virtual, virus que se implantan en la retina e incluso microchips con capacidad para optimizar la visión deteriorada.

Un grupo de científicos de la Universidad de Chile, por ejemplo, se asoció con especialistas de la U. de Harvard para desarrollar un videojuego que usa la realidad virtual para perfeccionar la orientación espacial de los no videntes. En el mismo esfuerzo, se suma el diseño de una retina robótica de investigadores de la U. Técnica Federico Santa María (USM), en tanto que en la U. de Valparaíso se encuentran trabajando para decodificar el lenguaje que utiliza el órgano de la visión para comunicarse con el cerebro.

Noviembre de 2015

Videojuegos: realidad virtual

A la cabeza del proyecto de la U. de Chile se encuentra el Dr. en Informática y Educación Jaime Sánchez, quien explica que gracias a la realidad virtual han demostrado que se puede mejorar la capacidad para desplazarse de las personas ciegas. Sánchez explica que generalmente usamos la visión para recolectar información espacial relevante, como puntos de referencia que nos permiten orientarnos e ir de un lugar a otro, pero los invidentes captan esa información utilizando otros sentidos, como el oído y el tacto. Fue basados en esta premisa, y en colaboración con la Facultad de Medicina de la U. de Harvard, que los expertos locales llegaron a desarrollar un videojuego capaz de optimizar las habilidades de navegación de las personas ciegas, ayudándolas a crear mapas mentales específicos.

El software, bautizado Audio-based Environmental Simulator (AbES, Simulador Ambiental basado en el Audio), presenta al usuario el escenario virtual de un lugar desconocido y una misión que cumplir: encontrar joyas y lograr salir del edificio sin ser capturado por monstruos erráticos. El jugador realiza el recorrido con teclado y auriculares, que emiten señales auditivas.

“La idea es que el lugar virtual represente fielmente un espacio físico preexistente, no sólo en la ubicación de puertas o escaleras, sino también en las proporciones de los espacios, calculadas en pasos promedio. Por lo tanto, la idea es que cuando la persona se mueve tres espacios hacia la izquierda en el juego y encuentra una habitación, si da esos mismos pasos en el mundo real, suceda exactamente lo mismo”, explica Jaime Sánchez.

Después de jugar, los pacientes son ubicados en el lugar real que inspiró el escenario del software y se encargan los mismos desafíos. “AbES ha probado su eficacia exitosamente. Los hallazgos indican que quienes usaron el videojuego se movían por el entorno real sin dificultades pese a que nunca habían estado allí físicamente, realizando las tareas con mucha más rapidez”, afirma el docente e investigador del Departamento de Ciencias de la Computación de la UCH sobre los hallazgos del estudio publicado en la revista científica Journal of Visualized Experiments.

Visión súper humana y modificación genética

Otro de los avances que se exploran es el uso de microchips incorporados en el ojo que, al realizar una función electrónica específica, mejoren la visión dotándonos de capacidades incluso superiores a las originales. Esto podría ser posible en la medida que se profundiza el conocimiento científico de lo que naturalmente hace nuestra retina, aseguran los investigadores.

“Perfectamente se podría dotar al ojo de un complemento de información tecnológico para hacerlo más poderoso usando interfaces electrónicas, tecnología que aún está en desarrollo pero que presenta muchas posibilidades”, afirma el Dr. Siebert, actual presidente del comité de ética la Sochiof. “Pronto las intervenciones quirúrgicas serán cada vez más ambulatorias por la disminución en el tamaño de las incisiones requeridas y también gracias a los nuevos tratamientos basados en medicamentos que destruyen los vasos sanguíneos anormales en el fondo de ojo”, agrega.

A paso fuerte también avanzan terapias genéticas para reconstruir la retina de personas ciegas cuyas células receptoras de la luz están degradadas, permitiendo que vuelvan a ser sensibles a ella. “Si bien se están haciendo grandes adelantos en el área de las prótesis e implantes, creo que la idea de una retina virtual o electrónica avanzará hacia el desarrollo tecnológico de soluciones ingenieriles más que médicas. En un futuro cercano, la solución será la combinación de métodos genéticos y ópticos para modificar el comportamiento de las células, conocido como optogenética”, detalla la Dra. en Ciencias y académica de la USM, María José Escobar.

La estimulación lumínica y el código ojo-cerebro

En esta línea se inscribe el trabajo de investigación de los científicos de la U. de Valparaíso liderados por el Dr. en neurociencia Adrián Palacios. “Al igual que un teléfono o incluso el telégrafo, el ojo posee un código para comunicarse con el cerebro, ya que debe compactar la numerosa información que recibe. Si pensamos que los sensores encargados de captar los fotones de luz, conocidos como fotorreceptores, son 140 millones y las fibras retinianas de salida son un millón, el trabajo de codificación es importante”, explica.

Para esto, el científico chileno quién también participa en el Instituto de Sistemas Complejos de Valparaíso, ha desarrollado un robot explorador que funciona como una cámara todo terreno, que sigue a ratones de laboratorio. “La idea es captar cómo reacciona la retina del animal frente a las imágenes, pero usando su perspectiva. Entonces la máquina robótica es del mismo tamaño que el roedor y se mueve a la misma velocidad que ellos”, revela.

Esto permite estudiar la retina con imágenes reales, ya que hasta ahora se trabajado solamente con estudios de su reacción frente a luces y sombras. “Estimular la retina con secuencias de luz y sombra ha permitido comprender bastante de su funcionamiento, la idea de hacerlo con imágenes de la vida diaria es reciente y lleva el conocimiento hacia áreas desconocidas. Esto permitirá desarrollar sistemas que emulen la función de la retina de forma de mucho más avanzada, primero de forma virtual y en el futuro con soporte electrónico pensando ya en una prótesis”, asegura el experto.

En la misma línea se ubica el proyecto de la Dra. Escobar quien intenta trasladar la labor que hace la retina de forma natural hacia un algoritmo matemático, que pueda utilizarse para diversas tareas. “El cómputo de la retina se constituye de impulsos eléctricos y es binario, o sea que trata secuencias de unos y ceros que avanzan en el tiempo”, explica la investigadora del Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la USM, quien ha colaborado con el Dr. Palacios en algunos estudios.

Con este fin, desarrolla una retina virtual pensada inicialmente para robots, pero cuyo uso podría expandirse. “Modelo matemáticamente la función combinada de todos los grupos de células en la retina. Uso un robot equipado con una cámara que debe desplazarse esquivando objetos a su alrededor, ocupando por ahora un modelo simple que nos ayuda a procesar contrastes y movimiento”, expresa.

Para lograrlo, la científica se concentra en tomar el archivo de la cámara antes de que sea convertido al formato JPG, “que sería lo más cercano a lo que realmente ve una persona al tomar una foto, antes de ser reducido o interpretado”, explica. Probablemente sea la unión de los hallazgos científicos multidisciplinarios la que logre recuperar la función perdida del ojo humano, mediante el uso de tecnología futurista, finaliza la experta.

Fuentes:

Servicio Nacional de la Discapacidad

Sociedad Chilena de Oftalmología

Adrián Palacios, Doctor en Neurociencia de la Universidad Pierre et Marie Curie IV de París. Investigador del Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso y del Instituto de Sistemas Complejos de Valparaíso.

María José Escobar, doctora en Ciencias del Instituto Nacional Francés de Ciencias y Matemáticas Aplicadas (INRIA). Académica de la Universidad Técnica Federico Santa María e Investigadora del Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (AC3E).

Alejandro Siebert, Oftalmólogo y ex Presidente de la Sociedad Chilena de Oftalmología. Hoy preside el Comité de Ética del mismo organismo.

Jaime Sánchez, doctor en Informática y Educación de la Universidad de Columbia. Docente e Investigador del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Chile