En 1958 los médicos Elmquist y Senning implantaron por primera vez un sistema de marcapasos íntegramente en el cuerpo de un paciente. Para ello, abrieron el tórax del mismo y cosieron los electrodos al músculo cardiaco. La vida práctica del aparato después de la operación fue de tan solo 24 horas. No obstante, el paciente falleció en enero de 2002 a la edad de 86 años. Hasta su muerte le implantaron un total de 22 marcapasos distintos. Así comienza la historia reciente de la biónica (la unión de los sistemas biológicos y electrónicos) y los cyborgs (seres formados por materia viva y dispositivos electrónicos) una de las derivaciones de la medicina que más sorpresas nos va a deparar en los próximos años y que más impacto va a producir en el futuro de la humanidad.

Stan Larkin es un joven estadounidense de 25 años que ha sobrevivido durante 17 meses sin corazón, gracias a un corazón artificial transportado en una mochila llamada Syncardia Freedom Potable Driver. La máquina, que pesa seis kilos y se puede transportar en una mochila, utiliza aire comprimido para suplir la función del corazón a la hora de hacer circular la sangre por el cuerpo. Esta tecnología fue implantada a Stan en el Centro Cardiovascular Frankel de la Universidad de Michigan.

La decisión de cambiar tu corazón por una máquina es una cuestión de vida o muerte, por lo que Stan Larkin puede estar muy agradecido de que la tecnología haya evolucionado tanto como para haberle ayudado a sobrevivir durante todo el tiempo necesario hasta que se le ha podido realizar un trasplante de corazón. Pero cada vez es más habitual que recurrir a este tipo de tecnologías no sea cuestión de vida o muerte, sino una decisión basada en otro tipo de criterios. De esta forma comenzamos a ver una situación que se irá intensificando de manera importante en los próximos años, en la que muchas personas deciden que la tecnología no sólo va a estar sobre ellos, a través de los wearables, sino dentro de ellos, y por lo tanto convertirse de esta forma en cyborgs.

Ante esta situación podríamos plantearnos, ¿qué mueve a una persona para decidir dejar de ser «simplemente un humano» para convertirse en «superhumano»? si es que podemos llamar superhumanos a aquellas personas que tienen capacidades especiales que les proporciona la tecnología. En la mayoría de los casos que hemos visto hasta ahora, la decisión ha venido motivada por una necesidad o carencia, ocasionada por algún tipo de discapacidad o accidente. Pero la situación está cambiando, ya que cada vez hay más personas que deciden convertirse en cyborgs motivados por la curiosidad, el interés por investigar o incluso por la estética. El negocio de la cirugía plástica o estética mueve billones de dólares al año en todo el mundo, lo cual pone de manifiesto que la gente no percibe como un gran impedimento someterse a una operación quirúrgica, siempre que la recompensa sea adecuada. Así lo percibe por ejemplo Kevin Warwick, un científico, ingeniero y profesor de Cibernética en la Universidad de Reading, que es conocido por sus investigaciones sobre Interfaz Cerebro Computadora, en las que que comunican el sistema nervioso humano con diferentes tipos de ordenadores y por sus trabajos en el campo de la robótica. Desde 1998 este científico ha realizado varios experimentos sobre su propio cuerpo que le han llevado a convertirse en un cyborg.

Un día llegaremos a desembarazarnos de nuestro cuerpo y sus necesidades. Kevin Warwick

Las investigaciones realizadas por Kevin Warwick en el ámbito de la cibernética le han llevado a realizar sobre su propio cuerpo los siguientes experimentos

• Cyborg 1.0 en el que se implantó un chip RFID en su brazo con el objetivo de poner a prueba la comunicación entre un implante y un sistema externo equipado de antenas y ordenador capaz de recibir la información del chip insertado bajo la piel y poder realizar diferentes interacciones como abrir la puerta y encender la luz de su despacho al detectar su presencia, incluso darle los buenos días al llegar.
• Cyborg 2.0 consistió en la implantación de una interfaz neuronal consistente en 100 electrodos conectados a los nervios del brazo que sirven para recoger la información al mismo tiempo que es enviada al cerebro. De esta forma se puede convertir la señal analógica de los nervios al realizar movimientos con el brazo a un señal digital que puede gestionarse con un ordenador, por ejemplo para controlar un brazo artificial situado en otro lado del planeta.

Por si todo esto no fuese suficiente, Kevin Warwick también decidió llevar la investigación a la comunicación directa y a distancia entre dos sistemas nerviosos humanos realizando el experimento con su propia mujer, a la que implantó un sistema similar al suyo, de forma que pudieron llegar a estar conectados virtualmente el uno con el otro, de forma artificial y a través de Internet. Algo que podría asemejarse a lo que conocemos como telepatía, que es uno de esos «superpoderes» a los que podremos acceder en un tiempo si las investigaciones sobre neurotecnología que se están realizando hasta el momento llegan a buen puerto.

Son varios los grupos de investigación que trabajan para desarrollar sistemas que nos permitan simular algunas de las características de la telepatía. Es el caso de los experimentos realizados en 2015 por científicos de la Universidad de Washington que han logrado desarrollar una tecnología que permite una conexión directa de cerebro a cerebro, usando neuroestímulos y neuroimágenes. Para ponerla a prueba, tomaron varias parejas de participantes y situaron a cada individuo a más de un kilómetro de distancia del otro. Comunicándose tan sólo con señales enviadas por sus cerebros a través de internet fueron capaces de resolver juegos de preguntas y respuestas. Un año antes, científicos de empresa Starlab, de la universidades de Barcelona y Harvard, liderados por Giulio Ruffini, habían sido capaces de «conectar» a dos personas para que se comuniquen mentalmente a través de Internet, estando situadas a miles de kilómetros de distancia. El mensaje transmitido, un simple «Hola», utilizando la tecnología de un casco transmisor de actividad cerebral con bluetooth, desarrollado por la empresa Neuroelectrics, que registra por medio de electrodos los pensamientos del emisor, de forma que si piensa en mover las manos lo traduce en un 1 en código binario y si piensa en mover los pies se traduce en un 0. Gracias a esta tecnología utilizada no es necesario realizar implantes cerebrales, aunque esto hace que la comunicación sea menos efectiva.

En el futuro pensarás en algo y tus amigos lo podrán experimentar al instante. Esta será la última tecnología en comunicación. Mark Zuckerberg

Estos avances en la investigación de la Interfaz Cerebro Computadora abren un mundo de posibilidades para mejorar la vida de muchísimas personas que tienen problemas a nivel de comunicación o movilidad, como es el caso de muchos discapacitados físicos que pronto podrán mejorar significativamente su vida gracias a la implantación de neuroprótesis que les permitirán controlar con la mente objetos, como puede ser una silla de ruedas, un exoesqueleto o diferentes tipos de máquinas. En este ámbito son muchas las iniciativas que se están desarrollando, una de las más recientes es el proyecto Whee´ll que han puesto en marcha cinco alumnos de Ingeniería Biomédica de la Universidad Pompeu Fabra, con el objetivo de diseñar una interfaz cerebro-ordenador capaz de interpretar señales mentales y ejecutarlas para ayudar a personas con movilidad reducida a manejar una silla de ruedas. Mediante un casco proporcionado por la empresa Neuroelectrics,  se recogen las señales eléctricas del cerebro, que permiten distinguir las direcciones hacia las que se quiere mover la persona. Una vez llevado a cabo este proceso, los datos pasan al ordenador a través de un convertidor analógico-digital. A partir de aquí, los datos se clasifican y mediante técnicas de aprendizaje automático las máquinas analizan y reconocen patrones de comportamiento, adquiriendo estrategias para la resolución de problemas mediante ejemplos, igual que lo haría una mente humana. En el mismo ámbito trabaja el el investigador José del R. Millán que dirige a un equipo de investigadores en la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza y coordina varios proyectos europeos para desarrollar interfaces cerebro-máquina cada vez mejores. En los últimos años han desarrollado un casco con electrodos que se coloca sobre el cuero cabelludo del paciente para monitorizar su actividad eléctrica cerebral. Valiéndose de técnicas de aprendizaje estadístico, identifica la intención de un sujeto cuando desea realizar ciertos movimientos. Gracias a ello han demostrado que las neuroprótesis son capaces incluso de mejorar y aprender nuevas tareas. Frente a los exoesqueletos que estimulan la columna vertebral, este avance podría ayudar especialmente a las personas que sufren parálisis o pierden habilidades motoras como consecuencia de accidentes cerebrovasculares, lesiones en la médula espinal o enfermedades neurodegenerativas.

En lo que a desarrollo de exoesqueletos se refiere también se están realizando avances como es el caso de la creación por parte del CSIC de un exoesqueleto pensado especialmente para niños de entre 3 y 14 años con atrofia muscular espinal. El dispositivo está fabricado en aluminio y titanio, tiene un peso de 12 kilos y podría ayudar a los cerca de 500.000 niños en el mundo que actualmente padecen esta enfermedad, lo cual les proporcionaría una importante mejora de su calidad de vida, autonomía e independencia. El exoesqueleto cuenta con músculos artificiales capaces de adaptarse de un modo autónomo e inteligente a esta enfermedad, cuyos efectos en las articulaciones y el resto del cuerpo evolucionan con el paso del tiempo. Este dispositivo también puede resultar de utilidad para pacientes de otras enfermedades, como la parálisis cerebral, que resultan en la pérdida de la capacidad de caminar. En total en España hay 120.000 personas afectadas por patologías que derivan en una pérdida de la marcha en la infancia, y 17 millones de personas a nivel mundial. En este proyecto participa la startup española Marsi Bionic que se ha propuesto el objetivo de recaudar los 1,5 millones de euros necesarios para llevar el producto a su nivel de comercialización y para lograrlo está realizando una campaña de crowdfunding en la que lleva recaudados más de 265.000 euros de los cuales hasta el momento ha logrado 97.000 euros en forma de donativos y recompensas, 150.000 euros de inversores y 18.000 euros en forma de préstamos.

En el ámbito de la impresión 3D también se están produciendo avances que parecen increíbles y que están ayudando a mejorar la vida de muchas personas para las que anteriormente no existían soluciones a sus problemas. Es el caso de la utilización de impresoras 3D para realizar maquetas que sirven a los médicos a la hora de tomar decisiones sobre cómo realizar complejas operaciones en las que anteriormente se arriesgaba enormemente la vida de los pacientes, al tener que tomar las decisiones sobre la marcha en la propia operación quirúrgica. Es el caso por ejemplo del Hospital Infantil de Boston en el que recientemente se ha realizado una inversión 12 millones de dólares para modernizar sus capacidades de simulación quirúrgica. El nuevo centro cuenta con dos impresoras 3D valoradas en 300.000 dólares cada una y una sala de operaciones en la que se puede ensayar la cirugía del mismo modo en que los simuladores de vuelo ayudan a los pilotos a practicar antes de pilotar un avión en la vida real. Gracias a esta tecnología se ha podido salvar la vida de un bebé norteamericano llamado Bentley Yoder que nació con el cerebro fuera de la cabeza. El médico que realizó la operación pudo diseñar la operación a realizar y ensayar previamente, utilizando una maqueta realizada con una impresora 3D.

El mayor reto en el que trabajan actualmente los investigadores que utilizan la impresión 3D consiste en un salto diferencial en el que se evolucionaría desde la impresión de prótesis a la impresión de órganos sintéticos. A este reto se enfrentan los científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de California para resolver el gran escollo que supone la revascularización del órgano sintético en el organismo. Para ello han desarrollado tecnología de impresión basada en un sistema con microcanales donde van instaladas las células que se van a utilizar, asegurando así la permeabilidad de los nutrientes y el oxígeno, consiguiendo que éstas se mantengan vivas una vez se trasladen a la pieza sintética ya construida y que por lo tanto, puedan desarrollar un sistema de vasos sanguíneos. El mayor avance realizado hasta el momento en este ámbito es el experimento en el que se ha implantado en un ratón una oreja reconstruida a partir de células humanas y distintos tipos de materiales impresos en 3D capa a capa. A las dos semanas de la implantación, las pruebas confirmaron que el músculo era lo suficientemente robusto como para mantener sus características estructurales, vascularizarse e inducir la formación de nervios. Dos meses después, el órgano sobrevivía y mostraba importantes signos de vascularización. La oreja implantada se encontraba en buenas condiciones y también había formado cartílago. Un avance muy importante en el trabajo que se realiza para lograr que esta nueva tecnología permita elaborar tejidos vivos y órganos para la implantarlos quirúrgicamente.

Utilizando la impresión 3D en el ámbito de la salud trabaja la startup española Exovite con el objetivo de ahorrar tiempo y costes en la rehabilitación ósea y muscular de los pacientes. La empresa ha desarrollado un nuevo sistema de rehabilitación para huesos rotos y para problemas musculares que requieran inmovilización. Cuando a un paciente se le diagnostica un hueso roto y necesita inmovilización, Exovite escanea la parte afectada, el traumatólogo indica de una forma muy sencilla de dónde a dónde se crea la férula sustitutiva de las típicas escayolas y directamente, en la misma máquina, se crea una férula a medida del paciente, imprimiendo de una forma segura sobre su cuerpo. Posteriormente a través de unos huecos de la férula definidos por el traumatólogo, se realiza el tratamiento de rehabilitación muscular con electroestimulación. Para ello se utiliza un dispositivo wearable, desarrollado por la propia empresa, que conectado al móvil del paciente a través de la aplicación Exopad, permite que el fisioterapeuta mande los ejercicios de rehabilitación que debe realizar el paciente. El dispositivo además mide la salud muscular del paciente. Todo este sistema permite empezar a trabajar el músculo desde el primer momento de la inmovilización, evita la atrofia muscular y mejora la soldadura de los huesos afectados. Gracias a este tratamiento se puede ahorrar aproximadamente un 30% del tiempo de rehabilitación y un 30% de los costes generales. Actualmente la empresa, radicada en España y en proceso de expansión en Israel, Europa, empezando por Eslovenia y EEUU, cuenta con laboratorio de I+D en la clínica Punto Vital de Zaragoza, donde se están desarrollando los prototipos de los equipos y donde se realizarán las primeras pruebas médicas. Su sede está ubicada en Noáin, Navarra, donde tiene previsto implantar su primer centro productivo.

En la creación de órganos utilizando la impresión 3D también trabaja la empresa Organovo, que tras realizar tres rondas de inversión por valor de 26 millones de dólares, pasó a cotizar en bolsa contando actualmente con una valoración de más de 330 millones de dólares. La empresa trabaja actualmente con impresoras que utilizan células como material para crear tejidos de todo tipo con el objetivo de acelerar las pruebas de laboratorio. Las compañías farmacéuticas se han interesado en estos avances para ensayar directamente en tejido u órganos humanos y evitar así los fracasos que se producen en la experimentación animal o clínica. Una de las iniciativas más recientes de la empresa es la creación de una filial llamada Samsara Sciences que tiene el objetivo de comercializar células de hígado humano obtenidas mediante impresión 3D para su uso en aplicaciones de investigación. Posteriormente la empresa tiene previsto crear una amplia cartera de tejidos específicos multicelulares con el objetivo de cambiar el panorama a la hora del descubrimiento de nuevos fármacos y para la medicina regenerativa. La compañía está colaborando con socios farmacéuticos y académicos para desarrollar modelos de enfermedades biológicas humanas en tres dimensiones. Estos tejidos humanos 3D tienen el potencial de acelerar el proceso de descubrimiento de fármacos, lo que permite desarrollar tratamientos más rápidamente y a menor costo. Los investigadores de la compañía esperan que la bioimpresión elimine definitivamente la fase de pruebas en animales para medicamentos experimentales al permitir experimentar directamente en tejido humano.

La lucha contra el cáncer es uno de los mayores retos a nivel de salud a los que tiene que enfrentarse la humanidad. Por suerte, cada vez son más las iniciativas científicas que trabajan en este ámbito, como es el caso de la que desarrolla la Universidad de Pensilvania, junto con otros 5 centros de investigación, con el objetivo de realizar el primer ensayo clínico en humanos utilizando la tecnología CRISPR, que permite “editar” o “corregir” el ADN de cualquier célula. A este proyecto se ha sumado recientemente el emprendedor tecnológico Sean Parker que está dispuesto a dedicar una parte importante de su fortuna a desarrollar la utilización de esta tecnología de edición genética. El multimillonario, creador de Napster y primer presidente de Facebook,  está dispuesto a donar 250 millones de dólares para potenciar esta iniciativa que ha denominado como «el proyecto Manhattan para curar el cáncer con el sistema inmune». A través de este proyecto se pondrá en marcha un tratamiento en el que se se utilizará la edición génica para modificar las células T del sistema inmune para que ataquen tres tipos de cáncer: mielomas, melanomas y sarcomas. En este tratamiento se extraerán las células T de un paciente con cáncer y se las reinyectarán un mes después tras haber sido alteradas genéticamente para que se dirijan a los tumores y los eliminen.

La tecnología CRISPR fue desarrollada hace menos de cuatro años, pero se ha precipitado rápidamente hacia las aplicaciones clínicas. Una startup de Cambridge llamada Editas Medicine, está planeando lanzar un ensayo clínico que empleará CRISPR para tratar una rara enfermedad ocular que produce ceguera. La empresa fue fundada en 2013 y ha realizado tres rondas de inversión por valor de 210 millones de dólares, lo que le ha permitido a principios de este año llegar a cotizar en el Nasdaq con una valoración superior a los 800 millones de dólares. La empresa utiliza la tecnología CRISPR para reparar genes rotos, por lo que ofrece una expectativa prometedora para el tratamiento de varios miles de trastornos hereditarios causados por defectos genéticos. La mayoría de estas enfermedades, como la enfermedad de Huntington y la fibrosis quística, no tienen cura actualmente. Amaurosis Congénita de Leber es la primera enfermedad que Editas Medicine tratará utilizando la tecnología CRISPR. Se trata de una enfermedad que afecta a las células receptoras de luz de la retina y que en Estados Unidos afecta actualmente a unas 600 personas. La empresa ha elegido esta enfermedad porque es relativamente fácil de abordar con CRISPR, se conoce el error genético exacto y es fácil alcanzar el ojo con los tratamientos. El tratamiento incluirá la inyección de virus cargados con las instrucciones de ADN requeridas para fabricar los componentes de CRISPR, entre ellas, una proteína que puede cortar un gen en un punto concreto.

A la lucha contra el cáncer es a lo que se dedica la startup Stemcentrx que ha protagonizado una de las mayores operaciones corporativas en el ámbito de la tecnología al ser comprada por 6.000 millones de dólares por la biofarmacéutica AbbVie. La empresa había realizado tres rondas de inversión por valor de 473 millones de dólares por parte de inversores como Founders Fund y Sequoia Capital, con el objetivo de desarrollar fármacos que sirvan para luchar contra el cáncer. A diferencia del resto de investigaciones de la lucha contra el cáncer, en Stemcentrx consideran que la causa del cáncer no es una célula que muta, sino un tipo de células madre potentes y poco frecuentes. La empresa ha realizado su primer ensayo clínico de un fármaco de anticuerpos que han desarrollado y que se dirige a células madres que causan el cáncer de pulmón microcítico, un tipo de cáncer por  el que son diagnosticados unos 30.000 estadounidenses al año, de los cuales menos del 10% sobrevive durante cinco años o más. El estudio contaba con 80 pacientes y se diseñó principalmente para encontrar una dosis segura del fármaco, no para demostrar su eficacia. En el ensayo realizado, los tumores encogieron con mayor frecuencia en comparación con el único fármaco aprobado para tratar este cáncer: topotecan. Para los pacientes cuyos cánceres exhiben el marcador de célula madre al que se dirige el fármaco, los beneficios fueron mayores.

La investigación en el ámbito de la genética está a punto de lograr un nuevo hito cuando dentro de unos meses se realice por primera vez una secuenciación de ADN en el espacio. Este experimento será realizado por el químico de la NASA Aaron Burton que viajará a la Estación Espacial Internacional el próximo 16 de julio a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX. Gracias a esta investigación será posible por ejemplo determinar si los microbios intestinales de las personas sufren cambios genéticos mientras estén en el espacio. El experimento será realizado utilizando un secuenciador genético de tamaño muy reducido, llamado MinION, que ha desarrollado la empresa Oxford Nanopore Technologies. Estos experimentos espaciales serán dirigidos por la astronauta y viróloga Kate Rubins y se tiene previsto secuenciar el ADN de un virus, de la bacteria E. coli y de un ratón.

Gracias a estos grandes avances en el ámbito de la medicina y la salud nos vamos acercando poco a poco a lo que para unos tan sólo es un sueño, pero para otros podría ser una realidad en el año 2045 cuando la ciencia y la tecnología permita al ser humano alcanzar la inmortalidad. Así lo aseguran desde Singularity University, con su promotor Ray Kurzweil a la cabeza.  Algunas de las predicciones que ha realizado a este respecto el que ahora ocupa el cargo de director de ingeniería de Google son:

• En la década del 2040 los seres humanos desarrollaremos la capacidad de crear instantáneamente nuevas partes de su cuerpo, ya sean biológicas o no.
• A finales de la década del 2020 los humanos tendremos nanorobots dentro del cuerpo que nos proporcionarán todos los nutrientes que necesitamos, eliminando a la vez el exceso de grasa.
• En la década del 2030, los humanos tendremos millones de nanorobots dentro de nuestros cuerpos que nos ayudarán a eliminar eficazmente las enfermedades.
• En un punto indeterminado en el futuro, los humanos seremos capaces de entrar en el cerebro de otra persona y ver el mundo como ella lo percibe.
• En la mitad del siglo XXI, los hombres se convertirán en humanos basados en el software, que vivirán a través de la web y podrán proyectar sus cuerpos cada vez que lo necesiten o quieran.

Como hemos visto a lo largo de este artículo las predicciones de Ray Kurzweil no se alejan mucho de las investigaciones y avances que se están realizando en estos momentos para mejorar la salud de muchísimas personas aplicando los últimos avances tecnológicos. Esto es así gracias al empeño de muchos científicos por materializar las ideas que han tenido los visionarios de la tecnología a lo largo de la historia y cumplir con la idea que Julio Verne plasmó en su famosa frase

Todo lo que una persona puede imaginar, otros pueden hacerlo realidad. Julio Verne