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Optimizan un equipo que convierte señales del corazón y de músculos en contenido multimedia

Se trata de un desarrollo de investigadores del CONICET La Plata en un laboratorio de ingeniería. A partir de experiencias en los terrenos del arte y la educación, buscan ahora incursionar en la salud, facilitando técnicas de rehabilitación

Optimizan un equipo que convierte señales del corazón y de músculos en contenido multimedia
4 de Diciembre de 2023 | 13:40

Ciencia que deviene en tecnología, que a su vez pasa al arte, a la educación y, finalmente y en una instancia futura, a la salud. Lo anterior es un resumen muy acotado del recorrido de WIMUMO (sigla en inglés para Plataforma de Adquisición Multi Modal Inalámbrica), un aparato parecido a un walk-man que mide las señales eléctricas del cuerpo de manera no invasiva y además las transmite a través de Wifi para convertirlas a otros formatos. Aunque la primera versión fue desarrollada hace cinco años por el Grupo de Instrumentación Biomédica, Industrial y Científica del Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales (LEICI, CONICET-UNLP-asociado a CICPBA), hoy sus creadores continúan trabajando para mejorar sus funciones y extender sus aplicaciones.

El insumo de la investigación del grupo son las señales eléctricas que se generan y propagan a través del cuerpo, y que pueden ser involuntarias, como los latidos del corazón, o voluntarias, como muchos de los movimientos de los músculos, que son producto de un impulso nervioso enviado por el cerebro ante la intención de mover, por ejemplo, un dedo. “Nuestro grupo trabaja con los circuitos de medición de esas ondas llamadas ‘biopotenciales’, que se utilizan en ciertas pruebas médicas: electrocardiograma, electroencefalograma y electromiograma, con la idea de desarrollar métodos cada vez más precisos y menos invasivos, y que a la vez permitan convertir esas señales a otros lenguajes”, relata Federico Guerrero, investigador del CONICET en el LEICI.

La historia de WIMUMO comenzó en un terreno muy diferente al científico: la danza. Fue cuando Alejandra Ceriani, docente investigadora de la Facultad de Artes de la Universidad Nacional de La Plata (FA, UNLP), los contactó para sumarlos a un proyecto de performance –espectáculo vanguardista que combina el arte con elementos de otros campos disciplinarios– en el que le interesaba explorar la mínima expresión de los movimientos del cuerpo. “Yo estudiaba el origen del movimiento: el pre-movimiento, que está en el cerebro. Al comenzar a comenzar a utilizar el aparato, el hecho de que no permite estar saltando o bailando, marcó una relación con la inmovilidad en la danza, un concepto que construye una dinámica corporal distinta. Lo que nos propusimos fue vincular los micromovimientos gestuales con un sistema de sensado bioeléctrico”, describe la profesional.

“En base a su planteo, decidimos que lo mejor era centrarnos en las señales de los músculos porque son robustas y fáciles de detectar, incluso estando en movimiento”, relata Enrique Spinelli, investigador del CONICET en el LEICI y director del grupo de trabajo. “Además  –continúa el experto–, pensamos que tienen un carácter equitativo porque ponen en un plano de igualdad a todas las personas, incluyendo aquellas que tienen alguna dificultad motriz; basta que tengan la capacidad de controlar un músculo para poder expresarse de la misma manera”. La inquietud de la artista junto con el asesoramiento de los científicos dio como resultado el desarrollo de un equipo que adquiere señales electromiográficas (EMG), es decir, la actividad eléctrica de músculos y nervios, y los transmite en tiempo real a una computadora, tablet o celular en forma de música, imágenes e incluso cierto tipo de sensaciones. Corría 2018 y nacía la primera versión de WIMUMO.

Aunque el primer equipo inalámbrico desarrollado era básico, pronto fue adquiriendo mayor complejidad: los electrodos se fueron tornando cada vez más precisos para medir las señales sin interferencia, y de utilizar sistema bluetooth pasó a tener un transmisor inalámbrico de Wifi que pudiera usarse en un espacio grande como un escenario. Luego, fue el mismo uso el que obligó a retornar nuevamente a algo más sencillo. “Una electrónica complicada nos obligaba a operar el aparato a nosotros o, al menos, estar siempre presentes para asistir a quien lo utilice. Pero lo ideal era que fuera fácil para que lo pueda manejar cualquier persona guiándose con un breve manual de instrucciones”, relata Rocío Madou, ingeniera y becaria de la UNLP en el LEICI, y asegura que “programar el dispositivo en un lenguaje accesible fue una parte importante y muy desafiante del desarrollo”.

A eso le siguió proporcionarle seguridad eléctrica de acuerdo con las normas vigentes y, a fuerza de prueba y error, llegaron a un diseño robusto consistente en una caja de plástico cerrada con una batería interna, sin elementos metálicos expuestos. Era 2019 y la popularidad de WIMUMO crecía de boca en boca en el terreno artístico, tanto que el equipo de especialistas fue invitado a distintas presentaciones y eventos de divulgación que combinaban danza, música, luces, imagen, animaciones y más. Sin haber imaginado llegar a transitar el camino del arte, lo hicieron y con mucho éxito: en 2020 obtuvieron el 1º premio en FUSIÓN, concurso de arte, ciencia y tecnología organizado por la Universidad Tecnológica Nacional de Buenos Aires (UTN.BA), entre otras instituciones. Esta experiencia fue la puerta de entrada a otro terreno hasta entonces impensado: la educación.

Convocado por una docente de una escuela primaria con orientación en tecnología en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires (CABA), el equipo del LEICI sumó el dispositivo a las clases en las que los chicos y chicas incursionaban en la programación a través de proyectos de robótica o juegos utilizando sensores de temperatura y otros parámetros físicos que luego volcaban a la computadora para operar mediante botones o joystick. “Lo que hacían eran tareas de electrónica: conectar partes y cables para que todo funcione. WIMUMO se incorporó como un nuevo insumo para programar entretenimientos que se pudieran controlar con los músculos, y resultó verdaderamente motivante, porque por ejemplo les permitía diseñar juegos en el que, al contraer un músculo, el personaje subía o bajaba, o hacer sonar una música al ritmo de los latidos del corazón”, señala Guerrero.  

Hasta ahora, el aparato funciona con una banda elástica que sostiene los electrodos sobre la piel y, luego de unos segundos tras la colocación, enciende una luz y comienza a detectar señales. Mientras que la idea es expandir su uso hacia otras escuelas, los creadores de WIMUMO trabajan ahora en una nueva versión completamente adaptada al ámbito educativo y la manipulación por parte de niños y niñas, es decir un instrumento más duro para usar sobre una mesa y que esté a la altura de sus conocimientos técnicos. La conectividad con la computadora también es otro aspecto a mejorar para hacerla más rápida y directa. “La verdad es que se generó una demanda que intentamos satisfacer; la creatividad la tienen las y los usuarios, y nosotros vamos probando adaptarlo a lo que nos piden y de acuerdo con normas regulatorias. Nuestra idea es que sea de uso sencillo, similar a un mouse o joystick, sin elementos riesgosos, casi como un juguete”, añade Madou.

A medida que las complejidades se han ido profundizando, las expectativas a mediano y largo plazo también apuntan a explorar nuevos campos de aplicación. En este sentido, el próximo en el cual adentrarse será el de salud. “En el arte todo es prueba, exploración, y no hay errores. Si algo no funciona, se sigue otro camino. En la educación, el nivel de compromiso es mayor porque el desafío es ayudar al proceso educativo facilitando los procedimientos: si los aparatos no funcionan, los chicos y chicas se frustran y les cuesta avanzar. Y en la salud, el tema se torna ya mucho más delicado porque no hay margen para descuidos”, apunta Guerrero. En este último caso, WIMUMO podría integrarse como una herramienta de la rehabilitación en dos técnicas puntuales: el biofeedback o biorretroalimentación y los denominados juegos serios.

Lo primero hace referencia a un método que permite al paciente identificar procesos o movimientos del cuerpo para saber si efectivamente se están utilizando los músculos adecuados y con el nivel de esfuerzo necesario, mientras que lo segundo consiste en actividades lúdicas diseñadas con fines terapéuticos, pero pensando en hacer los ejercicios de rehabilitación más estimulantes y no tan repetitivos y rutinarios, entre otras ventajas. “Si bien existen distintos aparatos integrados a estas modalidades, se trata de instrumentos especializados o específicos de ciertas patologías, pero ninguno es como el nuestro. La idea es que funcione como un dispositivo más genérico y colaborativo para con los profesionales de la medicina”, concluye Guerrero.

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