Homayoon Kazerooni es uno de los mayores expertos del mundo en el diseño y fabricación de exoesqueletos, un pionero director del Laboratorio de Robótica e Ingeniería Humana y de Berkeley, y que comercializa ya el primero exoesqueleto de mercado. Una vía de desarrollo con muchos otros nombres y empresas, y que serán cotidianas antes de lo que pensamos.

Kazerooni es el fundador de suitX, la empresa pionera que ya ha puesto a la venta el primer exoesqueleto de apoyo y ayuda a enfermos y personas de movilidad reducida para que puedan alcanzar mejores niveles de vida: Phoenix. Un primer paso para una tecnología (y un mercado) que cada vez será más habitual. Él fue quien diseñó el primer exoesqueleto usado en público con intención de crear impacto, el que llevó puesto Austin Whitney en 2011 cuando, siendo paralítico, recogió su diploma en la Universidad de Berkeley (California), la misma donde ahora Kazerooni desarrolla y e imparte cátedra sobre esta vía de investigación.

El Phoenix permite al usuario dejar la silla de ruedas y caminar gracias a un sistema de motores incorporados en las caderas, con una velocidad de 1,7 km por hora a través de mandos integrados en las muletas. Ventajas aparte de lo obvio: puede se regulado en altura en función del tamaño del paciente y permite sincronizarse con teléfonos y tabletas para ajustar el funcionamiento. De momento sólo tiene ocho horas de batería. Pero es un primer paso. Nunca mejor dicho. Sobre todo porque llega cuando otras empresas ya están desarrollando dispositivos similares y hay confirmación de que el Ejército de EEUU lleva ya un lustro desarrollando, en colaboración con otras empresas y la agencia DARPA, exoesqueletos para combate.

Modelo de exoesqueleto de suiteX

No se trata sólo de lo que estos aparatos robóticos pueden hacer por un paciente médico, sino para ayudarnos en el día a día: imaginen el potencial que podrían tener para determinados trabajos de construcción e ingeniería. Además, sus funciones son tantas como necesidades. La NASA también tiene puesta la vista en este tipo de dispositivos para futuras misiones humanas a la Luna y Marte: serían de inestimable ayuda en un ambiente extremo donde el ser humano sería muy débil por cuestiones de diferencias gravitatorias o por el ambiente tóxico. Sus cuerpos no se lesionarían, conservarían energía y podrían hacer trabajos de gran esfuerzo sin problemas.

Maravillas biomecánicas: los exoesqueletos

Imaginen esta situación: un accidente deja al paciente en silla de ruedas o parcialmente paralizado, condenado a una movilidad reducida. Una situación psicológicamente desesperante que no todos asumen bien, y que no deja de ser un problema grave desde el punto de visa médico que, además, tiene consecuencias biológicas como pérdida de masa muscular y ósea y un grado de atrofia anatómica considerable. La medicina lleva muchos años intentado emular el milagro de hacer caminar a los inválidos, pero una vez que las conexiones nerviosas se pierden, el cuerpo también. Todavía es casi imposible lograr regenerar el tejido nervioso y activarlo para que se pueda volver a caminar, pero la robótica y la biónica ya están aquí para aportar una solución temporal. Seguro que en la ciencia-ficción han visto esas escenas de humanos con brazos o piernas robóticas que sustituyen miembros amputados o atrofiados. Por ahí van los tiros, si bien el presente es mucho más modesto y experimental pero no menos espectacular: los exoesqueletos.

Funcionan como auténticas armaduras externas que se acoplan a los engranajes biológicos del cuerpo humano. Piensen en películas como ‘Elysium’, ‘Edge of tomorrow’ o ‘Aliens’: máquinas que potencian fuerza, agilidad, movimientos y que incluso protegen el cuerpo. Ése es el horizonte de trabajo de última generación. Pero en lugar de usarlas para la guerra (los militares son los principales impulsores de los exoesqueletos) o la construcción, piensen en las posibilidades médicas, desde lo simplemente logístico a lo terapéutico. Un buen ejemplo aparte de suitX es Ekso Bionics, que adaptó un diseño creado por DARPA (una de las mayores agencias de EEUU dedicada al desarrollo tecnológico, normalmente para usos militares) a un propósito muy diferente: ayudar a pacientes de ictus y lesiones medulares a recuperarse o bien darles la posibilidad de caminar. En EEUU los hospitales y empresas como la mencionada Ekso Bionics se han agrupado para ofrecer la opción de poder llevar un exoesqueleto para ayudar en la rehabilitación y hacerles caminar.

Los pacientes enfundan sus miembros en una estructura liviana diseñada para agarrarlos, fijarlos y reactivarlos. Es decir, el exoesqueleto se adapta a la anatomía por secciones (muslos, rodillas, pantorrillas, pies, cadera, brazos…), y luego, aplicando fuerza mecánica, logran hacer mover el cuerpo obligándolo la reaccionar y adaptarse al movimiento externo. De esta forma los inválidos se ponen de pie. Añadimos en este reportaje vídeos asombrosos que demuestran que es posible. El exoesqueleto está repleto de sensores que detectan impulsos, reparto de pesos y qué sección debe moverse para hacer posible acompañar y forzar a un tiempo el movimiento de las piernas.

Aplicados a rehabilitación tras ictus o accidentes de coche con lesiones óseas y/o musculares el resultado es una recuperación más rápida y efectiva frente a los métodos clásicos, que dependían demasiado de la voluntad del paciente. No se trata de obligarle, sino de crear el escenario de fuerza y estímulo externo que le permita moverse. Y es automático. Nathan Harding, CEO de Ekso Bionics aseguraba que algunos pacientes son capaces incluso de llegar al centenar de pasos en la primera sesión, y que el efecto psicológico es “inmenso”, estimulando la voluntad del paciente para ir un poco más allá.

Brazo-biónico

Siguen en desarrollo, y el trabajo con los pacientes ha permitido a los ingenieros de Ekso mejorar los propios exoesqueletos a partir de sus reacciones y sensaciones. Una de las cosas que han visto es que el paciente es capaz en muy poco tiempo de adaptarse, de tal forma que algo tan sencillo como caminar vuelve a ser operativo a pesar del tiempo transcurrido desde la lesión. Nadie olvida cómo se camina. El cuerpo nunca olvida. En el fondo de estos dos ejemplos, uno ya muy común y otro experimental, son una parte más de una disciplina que unifica teoría científica y potencial tecnológico como pocas, y que progresivamente será más habitual en nuestras vidas. De manera independiente de cómo evolucione la genética y que el trabajo con células madre pueda generar órganos biológicos nuevos, o piezas defectuosas fácilmente intercambiables, la biónica ofrece posibilidades casi infinitas en medicina y vida diaria.

Esta rama de la ingeniería moderna estudia y desarrolla aplicaciones tecnológicas que emulan el comportamiento biológico con el fin de crear nuevos sistemas que puedan ser útiles para el ser humano. El abanico de posibilidades es inmenso: robots que emulan a los insectos para exploración espacial, nanomáquinas que pueden operar desde dentro del cuerpo humano, prótesis de todo tipo, exoesqueletos que potencia fuerza física para situaciones de emergencia… piense en algo, la biónica ya está ahí o puede estarlo. La tecnología emula, supera o implementa lo biológico en todos los grados, de tal manera que esa fusión pueda mejorar la vida y espolear al ser humano más allá de donde su propia base natural le permite llegar.

La mano artificial que siente

A principios de 2015 se conocía el experimento realizado con un paciente concreto, el finlandés Dennis Aabo (en la imagen superior), de 36 años que era el mayor experimento vivo en biónica para mutilados, un ciudadano danés que tras experimentar con nuevas manos mecánicas había logrado conectar su cerebro con la máquina de tal forma que podía darle órdenes casi instintivas para sostener un huevo, un vaso, servir agua, palpar… Su mano biónica, desarrollada por Silvestro Micera en coordinación con la Escuela Politécnica Federal de Lausanna (Suiza) y la Escuela Superior de santa Anna (Italia), era capaz de sentir texturas, formas y detalles que hasta ahora sólo podía hacer una mano humana. Todo parecía hecho hasta que llegaron los investigadores de Corea del Sur y desarrollaron una piel artificial mil veces más sensible que la humana. Esa piel mecánica “siente” como la humana la presión, la temperatura y la humedad, lo cual es un paso adelante todavía más grande hacia la posibilidad de devolver a los amputados una movilidad completa. Si esta nueva piel fuera aplicable al mismo sistema mecánico-neuronal que experimentó Aabo, el círculo podría cerrarse en breve.

Todo con gran parafernalia de cableado: el sistema está todavía en mantillas y necesita de varios aparatos externos para conseguir que Dennis sienta que agarra con su mano mecánica un simple vaso de plástico. Pero es un salto adelante hacia un futuro cada vez menos lejano. Dennis consiguió sentir el vaso en la mano mecánica gracias a un depurado sistema informático combinado con la ingeniería de precisión del tamaño de una mano humana. A grandes rasgos es la misma operativa de un brazo robótico pero conectado al cerebro de Dennis. Hasta ahora se habían conseguido muchas cosas: que el cerebro enviara señales a la mano biónica y ésta se moviera. Eso ya era una realidad. El problema era la modulación de fuerza, movimiento y tensión de los componentes para evitar que la mano aplastara el vaso de plástico. No es lo mismo sostener un frágil huevo que un vaso sólido de cristal. La máquina todavía no discernía porque no estaba realmente conectada a un nivel superior al cerebro humano.