Nervios eléctricos para miembros con parálisis

Cuando Matthew Schiefer, un ingeniero neural de la Universidad de Case Western Reserve en Cleveland, Ohio, consiguió por primera vez estimular la pierna de una persona con parálisis mediante el ajuste de un electrodo en torno a un grupo de nervios, supo de la importancia de este hecho. Ahora, cuatro años más tarde Schiefer ha creado un nuevo tipo de interfaz de activación nerviosa eléctrica, que podría permitir a las personas con miembros paralizados reactivar sus piernas con sólo pulsar un botón.

La ingeniería neural, más comúnmente conocida como Neuroingeniería, es una disciplina que utiliza técnicas de ingeniería para comprender, reparar, sustituir, mejorar o combatir enfermedades de los sistema neurales. Por lo tanto, los ingenieros especializados en este campo, son capaces de resolver todo tipo de problemas en el diseño de interfaces entre el tejido neural vivo y los artificiales.

Este nuevo dispositivo desarrollado por Schiefer, allana una mejor comprensión de las fibras nerviosas al exponerlas a la corriente eléctrica, con el fin de obtener el control total sobre estas. Al entrar en contacto con el nervio femoral, este dispositivo activó eficazmente cuatro de los seis músculos de la pierna que son necesarios para que una persona pueda estar en pie. Además los músculos implicados en la flexión de la rodilla generaban el suficiente nivel de fuerza como para conseguir eliminar el uso de sillas de ruedas.





Para conseguir la cantidad significativa de energía necesaria en los músculos de la pierna, Schiefer está realizando planes de ensayos más largos. Flexionar un músculo con la electricidad es una cosa, pero controlar el tipo de flexión mediante un software integrado en un dispositivo cerebral, lo suficientemente robusto como para permitir el movimiento perfecto para caminar y correr, puede ser otra historia. El prometedor futuro de la ingeniería neural sólo acaba de comenzar.

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Tecnología mariposa aplicada hacia sensores

Ingenieros del Departamento Global Research de General Electric, mediante financiación de la DARPA, están trabajando en una tecnología basada en las mariposas para desarrollar una nueva generación de sensores que serán capaces de detectar todo tipo de explosivos, armas químicas, así como biomarcadores capaces de detectar en las personas una posible enfermedad mediante el análisis de su respiración.

El equipo de investigación descubrió hace unos años que las escamas en las alas de la mariposa Morpho tienen unas capacidades de detección muy afinadas, pudiendo captar las moléculas fuera del ruido atmosférico. Las estructuras de nano-nivel por debajo de las escamas de colores en las alas de las mariposas reaccionan a diferentes vapores, cambiando la reflectividad espectral de las alas en función de lo que están expuestas.
LA DARPA quiere que los ingenieros altamente cualificados de General Electric, preparen nuevos sensores de alta sensibilidad que puedan hacer exactamente lo mismo. Los científicos intentarán recrear esas nanoestructuras a partir de cero, una tarea que podría enseñar a los investigadores de GE mucho sobre la construcción de nanotecnología. Si tiene finalmente éxito la investigación, la DARPA comenzaría a utilizar estos sensores con unas dimensiones a partir de las 5 micras, capaces de identificar con precisión incluso las concentraciones más bajas de vapores en una atmósfera químicamente saturada.

Estos sensores podrían ser incorporados en prendas de vestir, especialmente diseñados para cambiar de color si detectan una amenaza biológica o química, además podrían ser distribuidos en una gran región como confeti para ayudar a los militares a identificar las zonas donde ciertas sustancias se podrían estar ocultando o extendiéndose. En el mundo civil, podría ser utilizado para detectar una enfermedad a través del aliento de un paciente, así como controlar la contaminación procedente de instalaciones industriales, y en el mantenimiento de la seguridad alimentaria.

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Sensor olfativo para robots mediante bioingeniería

Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Tokio están utilizando huevos de rana para mejorar lo que puede parecer poco probable en un elemento de la robótica: la detección olfativa. Mediante la inyección en los huevos con el ADN de varios insectos conocidos por sus destacadas cualidades en los sentidos del olfato, el equipo de investigadores fue capaz de crear una nariz robot que puede detectar moléculas a niveles tan bajos como unas pocas partes por mil millones.

Los huevos de la rana africana de uñas (xenopus laevis), se han empleado en la investigación durante el estudio de la identificación en los receptores olfativos. Mediante la inyección de los huevos con el ADN de las moscas de la fruta, las polillas de la seda, y las polillas dorso de diamantes, los bioingenieros fueron capaces de convencer a los huevos inmaduros para la producción de sensores olfativos de los insectos, que son conocidos por su capacidad para detectar gases específicos y feromonas.

Los huevos son colocados entre dos electrodos, creando un sistema de sensores que mide la corriente generada cuando ciertas moléculas entran en contacto con el detector. Mediante el uso de un maniquí robótico que mueve su cabeza para indicar un positivo, los investigadores demostraron la capacidad de los sensores para detectar las feromonas de la polilla con un alto grado de precisión, así como para diferenciar entre moléculas muy similares.



Por el contrario, los sensores de cuarzo habituales que vibran cuando ciertas moléculas entran en contacto con estos, son conocidos por dar falsos positivos y por ser incapaces de diferenciar entre las moléculas de un peso similar. Estos nuevos tipos de detectores de alta sensibilidad desarrollados utilizan una amplia gama de tecnologías, que van desde detectores de bombas hasta sensores por biomarcador.

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Computación en nube

La computación en la nube concepto conocido también bajo los términos informática en la nube, nube de cómputo o nube de conceptos, del inglés Cloud computing, es un paradigma que permite ofrecer servicios de computación a través de Internet.

Trajes espaciales con pantalla inteligente

Si bien los ingenieros de la NASA tienen las claves de algunas de las tecnologías más sofisticadas jamás creadas adaptadas a la baja órbita terrestre, los trajes espaciales que los astronautas utilizan durante las actividades extravehiculares son todavía en muchos aspectos similares a los utilizadosdurante las misiones Apolo de la década de 1960. En términos generales, los trajes se basan en un equipo herméticamente cerrado que incorporan un sistema de respiración, y que permiten al usuario moverse libremente por el espacio, garantizando la máxima seguridad y protección contra la radiación. Eso sí, totalmente equipado puede superar los 130 kilos de peso.

Hasta ahora los cascos que se utilizan conforman una pieza de especial delicadeza pues deben permitir una amplia visibilidad, ser resistente, tener varias láminas para proteger los ojos de la radiación sin impedir ver, ofrecer varios micrófonos para la radio, auriculares y una pantalla donde aparezcan mensajes escritos como alternativa a un posible fallo en el sistema de comunicación por voz.

Dada la importancia del casco en las operaciones llevadas en el espacio, los ingenieros de la NASA en el Desert Research and Tecnology Studies (D-RATS), han conseguido una nueva evolución en la tecnología que se implementará en los trajes del futuro, garantizando una mejora visual sin precedentes, gracias a un casco inteligente que incorporará una pantalla multi-función que promete mejorar la experiencia y eficiencia de las actividades llevadas a cabo por el ser humano en el espacio.

En el proyecto de investigación se ha contado con la colaboración inestimable de los ingenieros de la empresa Recon Instruments, fabricante de gafas de esquí que integran una pantalla LCD capaz de informar sobre la localización exacta del usuario en un mapa, así como la temperatura, altitud, rutas seguras y avisos de aludes. La adaptación de esta tecnología a las necesidades la NASA garantiza su inclusión en la próxima generación de trajes espaciales, donde los cascos serán auténticos sistemas de soporte activo.

Para hacernos una idea, podría ayudar al astronauta a recordar el orden y la forma de reparar una avería, indicarle la situación exacta del fallo, hacer zoom sobre la zona afectada para mayor eficacia en la manipulación de la instrumentación, reconocimiento por voz a la hora establecer comunicaciones con el mando de control o compañeros de equipo, además de controlar los niveles de radiación, oxígeno y su propia localización. Esto representa sin duda un salto tecnológico enorme con respecto a las situación en la que nos encontramos en la actualidad.

La NASA planea incorporar sistemas de realidad aumentada al casco, lo que garantiza que los astronautas tengan una mayor facilidad para identificar los objetivos y componentes deseados, haciendo que la búsqueda sea mucho más rápida y eficaz. Además, integrarían métodos demostrativos sobre reparaciones que podrían ser consultadas desde el propio casco, de tal modo que si se produjera la necesidad de una reparación inesperada en la que el astronauta no tuviera formación para su arreglo, podría enfrentarse a ella sin que suponga un problema.

Lo que más nos gusta del Desert Research and Tecnology Studies son las iniciativas de colaboración que organizan cada año en Arizona, donde los ingenieros de la NASA ofrecen la oportunidad a los investigadores y científicos de todo el país de trabajar junto a ellos en el desarrollo de tecnología espacial, poniendo a su disposición toda la infraestructura de la agencia que potencialmente deseen aprovechar para hacer realidad las ideas y conceptos previamente estudiados.

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