OpenWater: un revolucionario dispositivo portátil de resonancia magnética y BCI de código abierto

Cuando vi por primera vez la charla TED de Mary Lou Jepsen sobre OpenWater en 2018, inmediatamente me enamoré de la tecnología. Mientras escuchaba la presentación me vino a la mente una escena de ' Minority Report ', donde hablaban brevemente sobre la tecnología. En la escena, los precogs yacen en una bañera, soñando visiones del futuro, que luego son leídas en sus cerebros usando luz. Qué absurdo, pensé. La luz no puede penetrar el tejido cerebral. ¿Cómo podría usarse para leer pensamientos? Bueno, la charla de Jepsen reveló que la luz puede atravesar no sólo el tejido cerebral, sino incluso el cráneo. El problema es que se esparce tanto que queda completamente inutilizable. Aquí es donde entra en juego la brillante tecnología de OpenWater...

Jepsen y su equipo encontraron una solución para enfocar la luz a través del tejido vivo utilizando luz estructurada adecuadamente. Básicamente, construyeron un microscopio cuyo sistema de lentes está hecho de carne y huesos. Suena extraño. Pero eso es exactamente lo que es. Pueden ver el interior del cuerpo humano al tratar el tejido vivo como parte del sistema. Jepsen lo demuestra maravillosamente en su charla TED, donde coloca un trozo de tejido en el camino de un láser y, sin embargo, aparece un punto enfocado en la pared en lugar de luz dispersa. Para entender cómo esto es posible, veamos la patente de Jepsen.

En el lado izquierdo del diagrama, hay un "proyector de hologramas" (110), que consta de un emisor láser (105/103) y una pantalla especial (113). Esta pantalla ajusta adecuadamente la fase de los haces de luz que la atraviesan. Pero ¿por qué se llama “proyector de hologramas”?

La esencia de la tecnología de hologramas es que, en lugar de capturar la intensidad de los rayos de luz en una placa fotográfica, registra su fase. Si bien en este proceso se pierde información de color, a cambio, si lo iluminamos con el mismo láser utilizado para realizar la grabación, los haces de luz emergen en la fase exacta como lo harían del objeto real. Por eso percibimos el holograma como tridimensional. En la patente de Jepsen, la pantalla desempeña el mismo papel que la placa fotográfica en un holograma, pero mientras la placa fotográfica es estática, esta pantalla es dinámica. A diferencia de los hologramas tradicionales, estos hologramas son incomprensibles para el ojo humano. Sin embargo, ofrecen la posibilidad de enfocar la luz a través del tejido humano. Es similar a colocar una lente frente a una imagen borrosa para obtener una imagen clara y enfocada, excepto que aquí la lente está hecha de carne y huesos humanos.

En el lado derecho del diagrama se muestra una "cámara holográfica" (160), que se diferencia de una cámara tradicional en que captura un "holograma". Esto significa que, al igual que el proyector, registra la fase de la luz en lugar de su intensidad. El funcionamiento del sistema es muy similar a cómo se graba un holograma tradicional en una placa fotográfica utilizando un láser de referencia, pero aquí, en lugar de una placa fotográfica, hay una matriz de píxeles de la imagen (170). Esta configuración permite a la cámara capturar la información matizada de la fase de la luz.

En el centro, marcado como "medio difuso" (130), está el tejido humano que queremos observar. Este es el medio sobre el que se proyecta el holograma y se calibra hasta que los tejidos del área observada enfocan la luz. La luz que sale de los tejidos es captada por la cámara, de la que se puede extraer la información necesaria. En pocas palabras, así es como funciona el microscopio de Jepsen (construido con carne y huesos). Para aquellos que estén interesados en una comprensión más profunda del sistema, recomiendo leer las patentes . (También tuve un artículo más detallado sobre el tema de 2019).

Con este ingenioso dispositivo, podemos crear imágenes del cuerpo humano con una resolución superior a la de una resonancia magnética, y no hay necesidad de imanes masivos ni equipos costosos. La herramienta de Jepsen es asequible, accesible para todos y puede caber en una caja del tamaño de un teléfono móvil o incluso integrarse a lo largo del día en nuestra ropa. Pero ¿por qué alguien querría usar un dispositivo similar a una resonancia magnética todo el día?

¿Sabes cuál es el verdadero tratamiento contra el cáncer? No, no es un fármaco especial, sino una detección temprana. El cáncer comienza su vida maliciosa como una célula renegada. Crece silenciosamente y es bastante inofensivo durante mucho tiempo. El problema es que se propaga de forma sigilosa y desapercibida por todo el cuerpo humano y, a menudo, cuando se detecta, ya es demasiado tarde. Si todo el mundo pudiera escanearse a sí mismo diariamente con una resonancia magnética, podríamos detectar el cáncer a tiempo antes de que cause daño, eliminando la necesidad de que alguien muera a causa de él. Pero esto no sólo es válido para el cáncer. Muchas enfermedades graves pueden tratarse fácilmente si se detectan a tiempo. Teniendo en cuenta las principales causas de muerte, un sistema como este podría ofrecer a casi todos una vida mejor y más larga. Por lo tanto, el desarrollo de OpenWater no es sólo una herramienta, sino una reforma completa de la atención sanitaria, que Jepsen y su equipo llaman el "Silicon Hospital".

Lo que OpenWater ofrece en el ámbito de la atención sanitaria es fascinante, pero mi entusiasmo por esta tecnología está en otra parte. Quienes leen mis artículos con regularidad saben que soy un gran admirador de las interfaces cerebro-computadora (BCI) . Creo que después de Internet y las comunicaciones móviles (y tal vez la revolución de la realidad virtual), la próxima gran revolución tecnológica será la revolución BCI. OpenWater presenta una solución muy prometedora para esto, ya que su dispositivo permite la observación del cerebro a nivel neuronal, todo ello de forma no invasiva (no requiere cirugía, a diferencia de Neuralink, por ejemplo). Actualmente se están realizando experimentos para reconstruir sueños , imágenes visuales o el habla humana a partir de datos de resonancia magnética funcional. Estos experimentos son muy prometedores, pero requieren que el paciente se acueste dentro de un tubo grande (la máquina de resonancia magnética funcional). La tecnología de Jepsen reemplazaría esto con una simple tapa. Imaginemos un gorro de red capaz de registrar nuestros sueños mientras dormimos.

Otra posibilidad muy interesante es centrarse en la médula espinal en lugar del cerebro. Piénselo: toda la información desde nuestro cerebro hasta todo el cuerpo pasa a través de un "haz de cables" de unos 4 centímetros cuadrados de diámetro (la médula espinal). El cerebro controla nuestras extremidades, nuestros órganos y todo nuestro cuerpo a través de esto. Si podemos interpretar esta información, podríamos restaurar la capacidad de caminar de las personas paralizadas o construirles una realidad virtual donde puedan vivir una vida plena. Dado que se trata de un área más pequeña que todo el cerebro, observarla podría ser mucho más sencillo que observar todo el cerebro, y las posibilidades son fascinantes.

Aún más emocionante es la posibilidad de que con la luz enfocada, no sólo podamos mirar dentro del cuerpo humano sino también inducir cambios en su interior. Por ejemplo, si el cáncer ya se ha desarrollado en nuestro cuerpo, podemos usar la luz para destruir las células cancerosas o administrar toxinas activadas por la luz que se dirijan únicamente a las células cancerosas. De manera similar, podemos activar neuronas con luz, haciendo posible no sólo la lectura del pensamiento, sino también la proyección de imágenes directamente en el cerebro. Suena a ciencia ficción, ¿no?

En 2008, DARPA lanzó su programa de neurotecnología no quirúrgica de próxima generación (N3) . Uno de los proyectos apoyados dentro de este programa es el proyecto MOANA de la Universidad Rice , cuyo objetivo es lograr la telepatía visual. El proyecto recibió 18 millones de dólares en financiación de DARPA. La solución, similar al enfoque de OpenWater, utilizaría luz para leer el estado del cerebro y campos magnéticos para activar las neuronas. Sin embargo, esto implicaría el uso de virus vectoriales e ingeniería genética para modificar las células cerebrales para que puedan ser activadas por campos magnéticos. Esta última parte puede no parecer tan atractiva, pero quizás no sea necesaria. Con la tecnología de OpenWater, quizás la luz por sí sola podría ser suficiente para escribir y leer en las neuronas.

Cualquiera que sea la tecnología ganadora, está claro que muchos se están tomando muy en serio la tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI) e invierten millones de dólares en su desarrollo. Esto no es sorprendente, ya que dicha tecnología podría potencialmente curar la ceguera, integrar directamente prótesis con el cerebro o incluso permitir experiencias de realidad virtual totalmente inmersivas. Quizás las mismas tecnologías que los investigadores actuales están desarrollando para mejores cascos de realidad virtual (como pantallas en miniatura de mayor resolución, procesadores dedicados, etc.) podrían usarse en el futuro para proyectar imágenes directamente en nuestro cerebro mediante láser. Esta fusión de imágenes avanzadas y neurotecnología podría revolucionar no solo la atención médica, sino también la forma en que interactuamos con la tecnología misma.

Se podría pensar que si alguien posee una tecnología tan importante, guardaría sus detalles como secretos celosamente guardados, proporcionando acceso sólo a sumas sustanciales de dinero. Sin embargo, OpenWater eligió un camino diferente: en enero de 2024, anunciaron que harían que la tecnología fuera de código abierto, incluidos planos de hardware, códigos fuente, patentes, datos de medición, etc. Es difícil determinar qué es más revolucionario: la tecnología en sí. o la filosofía y modelo de negocio que hay detrás. Este enfoque no sólo acelera la innovación al permitir que otros desarrollen y mejoren la tecnología, sino que también democratiza el acceso, lo que potencialmente conducirá a aplicaciones generalizadas en diversos campos más allá de la atención médica y la informática.

Si eres investigador, desarrollador, experto en BCI o simplemente alguien interesado en la tecnología, puedes acceder a todo en GitHub y el sitio web de la empresa . Animaría a todos aquellos cuyo campo esté aunque sea ligeramente relacionado con OpenWater a revisar los materiales y contribuir al desarrollo de la tecnología. Se trata realmente de un gran avance que podría provocar un cambio en toda la humanidad.

Me doy cuenta de que 2024 apenas comienza, pero si lo que OpenWater promete se cumple, entonces me atrevería a decir que Jepsen se ha robado el show. Hacer que OpenWater sea de código abierto bien podría ser el anuncio tecnológico más importante de 2024.