¡Gamers al rescate! UNAM desarrolla videojuegos que ayudan en tratamientos de afectaciones neuronales
Además de divertirnos y llevarnos a mundos impresionantes, los videojuegos pueden ayudar en rehabilitaciones. Sí, así como lo lees. En México, videojuegos desarrollados por la UNAM buscan ayudar a personas que sufrieron un evento vascular cerebral.
Este es un trabajo del Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Aplicaciones Interactivas para la Neuro-rehabilitación (LANR) de la UNAM donde que labora un grupo multidisciplinario para desarrollar estos videojuegos.
Tecnología + neurociencias + rehabilitación
Platicamos con la doctora Ana Escalante Gonzalbo, investigadora del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM y coordinadora del proyecto.
Ella cuenta a Animal MX que esta idea nació hace unos siete años, incluso antes de que naciera la licenciatura en Neurociencias de la UNAM.
“Soy encargada de cómputo del Instituto y se acercaron conmigo porque querían que les propusiera algo que vinculara la tecnología con las neurociencias”. Añade que fue la doctora Herminia Pasantes (quien supervisa el trabajo en el Laboratorio) quien le sugirió que hiciera algo relacionado con la rehabilitación.
La doctora Ana Escalante platica que para ese entonces ya había un programa que permitía usar el Kinect de Microsoft desde cualquier computadora y así se le ocurrió usar el dispositivo para rastrear movimientos con un videojuego.
“A partir de eso, fuimos viendo cuáles eran los tipos de movimiento que normalmente se usan en las terapias de rehabilitación de pacientes con daño neurológico”, añade la experta.
¿Qué es un evento vascular cerebral? (Y cómo afecta nuestra motricidad)
Un evento vascular cerebral (EVC) es lo que coloquailmente llamamos infarto o derrame cerebral. En realidad son dos eventos distintos, pues en el primero ocurre el bloqueo de una arteria cerebral, mientras que el segundo implica la ruptura de algún vaso sanguíneo en el cerebro.
De cualquier manera, ambos casos pueden generar secuelas como hemiplejía, donde se paraliza la mitad del cuerpo. También puede desencadenar alteraciones en la cognición y secuelas emocionales.
Sin embargo, los videojuegos de la UNAM van 100% enfocados en la rehabilitación de funciones motoras.
La doctora Ana Escalante cuenta a Animal MX que es MUY importante que la rehabilitación neurológica sea temprana, con frecuencia y con intensidad.
“En el momento en el que ocurre un evento vascular cerebral ocurre una muerte neuronal en el foco de la lesión”, explica la especialista. Sin embargo, añade que cercana a esa zona de muerte neuronal hay otras neuronas donde ocurre un proceso de plasticidad aumentada.
“La plasticidad cerebral es la capacidad de nuestro cerebro de adaptarse y modificarse dependiendo de ciertas circunstancias”. Así que esas neuronas cercanas al foco de la lesión “están ávidas de establecer nuevas conexiones”.
Los videojuegos de la UNAM buscan poner a trabajar al cerebro para que al repetir ciertos movimientos se favorezca y fortalezca esa nueva conexión entre neuronas y se recupere cierta motricidad en el área trabajada.
Junto con especialistas en neuro rehabilitación se dieron cuenta de que el problema con pacientes que tienen un infarto cerebral, por ejemplo, es que tardan muchísimo en ir a terapia. Y por mucho, la doctora Ana Escalante se refiere a seis meses.
La experta señala que en parte esto es porque generalmente “no hay citas disponibles en los centros de rehabilitación lo suficientemente pronto para que ellos comiencen su terapia”.
Y un segundo problema es que estas personas tiene tienen dificultad de trasladarse a los centros de rehabilitación. Al tener la mitad de su cuerpo paralizado “necesitan que alguien los acompañe y necesitan un transporte especial; no pueden trasladarse en transporte público”.
Es por eso que la rehabilitación con videojuegos es perfecta, pues se trata de algo que pueden llevarse y hacer en su casa. Hay que resaltar que NO buscan reemplazar la rehabilitación convencional, sino ser un complemento para que las personas afectadas puedan comenzar un tratamiento más rápido.
Y es que mientras más tiempo pasa, más difícil es generar las conexiones neuronales para recuperar la movilidad de una parte del cuerpo.
Así son los videojuegos de la UNAM para la neuro rehabilitación
Repetimos que el objetivo de este proyecto es desarrollar videojuegos que ayuden a la rehabilitación de funciones motoras, específicamente de miembros superiores.
Ana Escalante nos cuenta en entrevista que aunque un evento vascular cerebral también puede afectar los miembros inferiores (piernas), estos suelen recuperarse de forma más rápida.
En miembros superiores hay muchas articulaciones y movimientos que son importantes para funciones de la vida cuotidiana, así que se enfocaron en encontrar la manera de rehabilitar hombros, codos, muñecas y por último la motricidad de las manos.
La experta nos cuenta que el Kinect les sirve para rastrear algunas articulaciones, sobre todo las más gruesas. Así que para otras partes del cuerpo exploraron sensores como el Leap Motion, que la doctora describe como “un pequeño sensor infrarrojo, que es exclusivamente para detectar el movimiento de la mano”.
Hay otro tipo de movimientos horizontales donde un mouse parecía la herramienta ideal, pero tuvieron que diseñar su propia carcasa ergonómica, pues los pacientes que sufrieon un EVC no pueden manejar uno convencional al perder movimiento.
“Se ajusta la forma de la mano, y además utilizamos una capa de neopreno para afianzar el mouse a la mano” y así la manipulación del aparato es más sencilla.
Por último, también desarrollaron un guante especial para tener un rastreo claro de cada uno de los dedos de las manos.
Desde parar penales hasta preparar sándwiches
Vamos por partes: para la rehabilitación de hombros desarrollaron Penal Madness, un juego que usa el Kinect y donde el paciente tiene que detener penales.
Se muestran en pantalla dianas que indican el lugar donde se hará el disparo “y el paciente tiene que mover su brazo hasta la diana para detener el tiro”.
La especialista señala que para asegurarse de que la persona haga el movimiento adecuadamente, el juego puede avisar si el movimiento fue correcto o no independientemente de si alcanzó la diana.
Un juego similar es Neuconection, también para el Kinect, donde la persona conecta neuronas y así “el paciente está viendo el proceso que está ocurriendo en ese momento en su cerebro”.
Para rehabilitar codo y un poco de la muñeca usan el mouse ergonómico con un juego llamado Topo Crisis, “que es similar al clásico juego de Whac-A-Mole en el que hay pegarle con un mazo a un topo”.
Al modificar la sensibilidad del mouse se puede hacer una neuro rehabilitación para que se trabaja la extensión del codo o movimientos más pequeños para que se trabaje la muñeca.
Un título similar entre los videojuegos de la UNAM es Invasión Jurásica, donde hay dinosaurios y el chiste es hacer movimientos en el plano horizontal.
Para funciones más difíciles de controlar usan el Leap Motion, donde hay un juego inspirado en Mario Bros. llamado Charlie’s Escape.
Aquí la persona tiene que hacer que Charlie avance sobre un escenario lleno de obstáculos; “si cierra la mano, Charlie avanza y si abre la mano, salta”, explica Ana Escalante.
Por último, está Sandwichmanía, donde se usa el guante para trabajar la movilidad de los dedos. Y sí, aquí el objetivo es preparar sándwiches con distintos ingredientes.
“El dedo índice representa el pan, el medio el jamó, el anular el queso y el meñique el jitomate”, entonces el paciente tiene que familiarizarse con esta secuencia y armar sándwiches conforme se muestre en pantalla.
Las pruebas han dado resultados satisfactorios
Antes de que te emociones y preguntes cómo puedes acceder a estos videojuegos de la UNAM, hay que aclarar que por ahora los únicos pacientes con los que trabajan son los que tiene bajo protocolo junto con el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía de la Ciudad de México.
Iniciaron en conjunto las pruebas en 2019 donde las personas sí tenían que acudir al hospital para que se les explicara la dinámica y así “validar la usabilidad, seguridad y confiabilidad” de lo que habían desarrollado.
Actualmente el protocolo está en una fase donde trabajan con pacientes que tuvieron un evento vascular cerebral entre hace 2 y 12 semanas. Les preparan unos kits con una laptop, el mouse ergonómico, el Kinect, un Leap Motion y un guante para que se lo lleven a sus casas.
También se le explica a algún familiar cómo conectar e iniciar todo. A través de un servidor en la nube se almacenan las rutinas de cada paciente y también se le asignan nuevas dependiendo de las evaluaciones.
Y es que cada uno de los videojuegos de la UNAM tiene distintos niveles de dificultad en los que se va aumentando un distinto parámetro para aumentar la intensidad.
Al ser tele rehabilitación también les piden que les manden videos de ellos haciendo los ejercicios para que les puedan corregir posturas y hacer otras observaciones.
¿Y por qué no han abierto este proyecto a más pacientes?
Pues básicamente porque se necesita de inversión. Recordemos que al ser un laboratorio de investigación de la UNAM, cuentan con un presupuesto reducido con el que les alcanza para desarrollar la investigación, pero no la transferencia tecnológica.
¿La qué? La transferencia tecnológica se refiere a todos los sensores que ellos mismos desarrollan como el mouse ergonómico o los guantes.
Necesitan una mayor inversión para hacer todo eso a gran escala, tener un lugar para trabajar exclusivamente en el proyecto y también contratar personas para que supervisen el préstamo de equipos, la evaluación y valoración de los pacientes, el seguimiento de las terapias, el mantenimiento de equipos… ¡uff! ¡Sí son hartas cosas!
Lo más impresionante es que hasta ahora este proyecto de videojuegos de la UNAM ha salido adelante gracias al trabajo de estudiantes. Gran parte del equipo se ha conformado por alumnos de distintas disciplinas que llegan aquí a realizar su servicio social.
Y vaya que es un trabajo multidisciplinario, pues Ana Escalante menciona que tiene ingenieros en computación para hacer los videojuegos; ingenieros en hardware que hacen el núcleo de los sensores; diseñadores industriales que los visten, hacen el diseño exterior y los vuelve usables; diseñadores y comunicadores gráficos que ayudan con el diseño de personajes, entornos de videojuegos y los materiales de divulgación; un grupo de psicólogos y especialistas en neurociencias y terapeutas para trabajar directamente con los pacientes; y hasta un grupo de músicos para musicalizar los videojuegos.
Así que ayudemos a que este enorme esfuerzo llegue a inversores o donadores que estén interesados en hacer crecer este proyecto que podría ayudar a más pacientes que sufrieron de algún evento vascular cerebral.
El científico irlandés comenzó a explorar los colores del cielo y, sin proponérselo, terminó descubriendo los orígenes de las enfermedades transmitidas por el aire.
A lo largo de la historia, muchos científicos han buscado comprender cómo funciona la naturaleza.
En su forma más pura, se trata solo de eso: el deseo de entender, sin tener en cuenta cuán útiles o rentables puedan ser los descubrimientos.
Algunos llaman a ese enfoque de la ciencia como “investigación impulsada por la curiosidad” o “investigación sin límites”.
Uno de los mejores ejemplos de los practicantes de esta forma pura de descubrimiento es el físico irlandés John Tyndall (1820-1893).
Se trata de un investigador que hizo enormes contribuciones a la ciencia, como probar los orígenes de las enfermedades transmitidas por el aire y demostrar que un respirador de algodón podía filtrar gérmenes.
Hoy el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) califica la contaminación del aire como “la mayor amenaza ambiental para la salud pública a nivel mundial”, calculando que provoca la muerte prematura de hasta 7 millones de personas en todo el mundo.
Su trabajo es particularmente importante en este Día Internacional del Aire Limpio por un Cielo Azul.
“El cielo en una caja”
Además de ser un erudito, Tyndall era un romántico.
Practicaba el montañismo y pasaba mucho tiempo en los Alpes. A menudo hacía una pausa al atardecer pues las puestas de Sol y su magnífica gama de colores lo dejaban extasiado.
Fue por eso que se propuso comprenderlas y, con ello, logró inspirar a generaciones de científicos a realizar investigaciones fundamentales.
Su ilimitada curiosidad y su interés por la naturaleza lo llevaron a explorar una amplia gama de temas y a hacer muchos descubrimientos clave para la ciencia.
Fue él, por ejemplo, quien demostró por primera vez que los gases en la atmósfera absorben calor en grados muy diferentes, descubriendo así la base molecular del efecto invernadero.
De hecho, algunos consideran a Tyndall como uno de los cofundadores de la ciencia del clima.
Para encontrar respuestas a sus diversas preguntas, inventó experimentos para los que construyó varios aparatos, algunos muy sofisticados, que requerían, además, de una profunda comprensión teórica y una tremenda destreza.
Pero cuando quiso saber por qué el cielo se ve azul en el día y rojo al atardecer, los instrumentos que usó fueron sencillos.
Armó un simple tubo de vidrio para simular el cielo y usó una luz blanca en un extremo para simular la luz del Sol.
Descubrió que cuando llenaba gradualmente el tubo de humo, el haz de luz parecía ser azul desde un costado pero rojo desde el otro extremo.
Se dio cuenta de que el color del cielo es el resultado de la luz del Sol dispersándose por las partículas en la atmósfera superior, en lo que ahora se conoce como el “efecto Tyndall”.
Otro de sus aparatos fue aún más simple.
Se trataba de un tanque de vidrio lleno de agua, al que le agregaba unas gotas de leche.
Lo que hacía la leche era introducir algunas partículas en el líquido.
Una vez lista la sencilla receta, Tyndall encendió una luz blanca al lado de un extremo del tanque.
Inmediatamente vio que el tanque se iluminaba con diferentes colores.
A Tyndall le fascinaba el experimento. En su estilo típicamente poético, lo describió como “el cielo en una caja”.
Y es que a un lado del tanque, la solución era azul. Pero a medida que viajaba hacia el otro lado, se iba tornando más amarilla, hasta volverse anaranjada y hasta roja, como el atardecer.
Del azul a los colores del atardecer
Tyndall sabía que la luz blanca está hecha de todos los colores del arcoíris.
Así que pensó que la explicación de ese fenómeno que tanto lo cautivaba era que la luz azul tenía una mayor probabilidad de rebotar y dispersar las partículas de leche en el agua.
Ahora sabemos que esto se debe a que la luz azul tiene una longitud de onda más corta que los otros colores de luz visible.
Eso significa que la luz azul es la primera en dispersarse por todo el líquido.
Por eso, la parte más cercana a la fuente de luz se ve azul.
También es por eso que el cielo es de dicho color: porque la luz azul del Sol tiene una mayor probabilidad de dispersarse en la atmósfera.
Pero el tanque también explica los colores del atardecer.
A medida que la luz penetra más profundamente en el agua lechosa, todas las longitudes de onda más cortas de la luz se dispersan, dejando solo las longitudes de onda más largas de naranja y rojo.
Entonces, el agua se ve progresivamente más anaranjada y, si el tanque es lo suficientemente largo, roja.
Eso es lo que ocurre con el cielo.
A medida que el Sol se pone más bajo, su luz tiene que viajar a través de más atmósfera, por lo que las longitudes de onda azules más cortas se dispersan por completo, dejando solo la luz anaranjada y roja, haciendo que el cielo se vea de esas tonalidades al atardecer.
Hoy sabemos que la luz se dispersa principalmente en las moléculas de aire, en lugar de partículas de polvo, como pensaba Tyndall.
Pero, aunque su explicación fue incorrecta en detalles, fue absolutamente certera en su principio.
De hecho, la mala interpretación de sus resultados fue lo que llevó a Tyndall a hacer su descubrimiento más importante.
Una caja y algo de polvo
Siendo un científico curioso, Tyndall decidió proceder y llevar a cabo más experimentos.
Entonces tomó una caja de aire llena de polvo y dejó que éste se asentara por días y días y días.
Llamó a esa muestra, con todo el polvo asentado, “aire ópticamente puro”.
Luego comenzó a poner cosas en la caja para ver qué pasaba: primero puso un pedazo de carne; luego, un poco de pescado; e incluso le añadió muestras de su propia orina.
Y notó algo muy interesante. Ni la carne ni el pescado se pudrieron, y su orina no se nubló. Según dijo “siguió tan clara como un jerez fresco”.
Lo que había creado no era aire libre de polvo u ópticamente puro.
Sin darse cuenta, Tyndall lo había esterilizado. Dejó que todas las bacterias se asentaran y se pegaran al fondo de la caja.
El aire quedó libre de gérmenes.
Puede que no haya sido su intención original, pero Tyndall proporcionó evidencia decisiva para una teoría controvertida de la época: la descomposición y la enfermedad son causadas por microbios en el aire.
También demostró que una forma de filtrar el polvo era a través del algodón. Y experimentos posteriores demostraron que el proceso de filtrado era más eficaz cuando se aplicaba a la respiración humana.
Tyndall era un hombre que investigaba exclusivamente por el ansia de conocimiento, sin una focalización a priori vinculada a un problema del mundo real.
No se propuso descubrir los orígenes de las enfermedades transmitidas por el aire cuando comenzó a explorar los colores del cielo, pero eso fue exactamente lo que hizo.
De hecho, su caso hace que la otra forma en la que se le llama a este tipo de investigación guiada por la curiosidad en inglés (y que se usa en menor grado en español) suene muy apropiada: “blue-sky investigation” o “investigación de cielos azules”.
*Este artículo es una actualización de otro publicado originalmente en 2019.
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