Los auriculares son tan comunes hoy en día que muchos expertos ya apuntan a que los problemas auditivos se incrementarán de manera drástica entre la población. Todo el mundo los lleva a todas horas. En el metro, por la calle o en el gimnasio, se han convertido en indispensables para la gente, hasta tal punto de que a muchos les cambia el día por completo darse cuenta de que se los han olvidado en casa.
Pero un equipo de investigación de la Universidad de California en San Diego (EE.UU) ha decidido ir más allá y convertirlos en algo más que un dispositivo para escuchar música. Y lo han hecho desarrollando unos sensores que se colocan en los auriculares y permiten registrar la actividad eléctrica del cerebro, así como los niveles de lactato del sudor (un ácido orgánico que el cuerpo produce durante el ejercicio y la actividad metabólica normal).
Los datos de ese electroencefalograma (EEG), se pueden utilizar para diversos propósitos. Por ejemplo, para diagnosticar diferentes tipos de convulsiones, incluidas las epilépticas. Pero también para controlar el esfuerzo durante el ejercicio físico, controlar los niveles de estrés y concentración, hacer un «seguimiento de la salud» e incluso detectar enfermedades neurodegenerativas a largo plazo.
Los sensores se comunican con los auriculares, que luego transmiten de forma inalámbrica los datos recopilados a un móvil u ordenador, donde pueden visualizarse y analizarse. Los científicos que los han desarrollado aseguran que son mucho menos «engorrosos» que los dispositivos de última generación que se utilizan actualmente para detectar la actividad eléctrica del cerebro y las secreciones sudorosas del cuerpo. Y explican que los han probado con éxito durante el ejercicio.
Los investigadores compararon los resultados de sus sensores (que implementaron en unos auriculares disponibles comercialmente) con los datos recopilados en pruebas como análisis de sangre. Y se dieron cuenta de que coincidían, según se detalla en un artículo publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.
Si bien la detección de varios parámetros fisiológicos a través del oído no es nueva, la integración de la detección de señales cerebrales y corporales en una sola plataforma sí lo es. Un avance que fue posible gracias a la experiencia combinada de ingenieros biomédicos, químicos, eléctricos y nanoingenieros.
El potencial de los auriculares
«Queríamos que los sensores fueran lo más pequeños posible para recolectar pequeñas muestras de sudor. Y para ello tuvimos en cuenta la forma irregular de la oreja integrando componentes que pueden doblarse», explicó Ernesto De La Paz, coautor del artículo.
El equipo de científicos consideró que el uso tan extendido de auriculares se traducía en un potencial sin explotar para recopilar señales cerebrales y corporales, tanto para el bienestar como para la salud.
«Los auriculares existen desde hace décadas, y en muchos sentidos fueron uno de los primeros dispositivos portátiles en el mercado«, subrayó Patrick Mercier, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de San Diego. «Esta investigación demuestra que se pueden medir datos impactantes del cuerpo humano simplemente aumentando las capacidades de los auriculares que las personas ya usan a diario. Y dado que no existen problemas importantes en el uso de esta tecnología, anticipamos una eventual adopción a gran escala», añadió.
«El oído tiene glándulas sudoríparas y está cerca del cerebro«, detalló Yuchen Xu, coautor del artículo, que señaló que es «un punto de entrada natural porque la gente está acostumbrada a usar auriculares».
Desarrollar los dispositivos
El primer paso en la construcción de los sensores fue confirmar que los datos de actividad cerebral y lactato se podían recopilar en el oído. Para ello, los investigadores tuvieron que diseñar instrumentos más pequeños y compactos que recogieran señales electrofisiológicas que cupieran en un auricular.
Después de experimentos preliminares, los investigadores determinaron que el mejor lugar para recolectar y registrar datos de lactato era la zona del trago del oído, donde el sudor se acumula. Y por experiencia previa ya sabían que para recopilar datos de EEG se requerían electrodos fisiológicos de alto rendimiento que apuntaran hacia el lóbulo temporal del cerebro.
«El principal desafío técnico no fue sólo colocar dos sensores en el oído, que es un espacio pequeño que varía de un individuo a otro, sino también adquirir de manera confiable señales tanto de EEG como de lactato», explicó Xu. «También tuvimos que adaptarnos a la integración de los auriculares y reducir la diafonía. Fue entonces cuando se nos ocurrió la idea de un sensor extensible similar a un sello, que es un simple complemento al auricular en sí, pero que tiene todas las funciones necesarias que necesitábamos y nos brindó suficiente libertad para nuestros diseños», añadió.
Los investigadores diseñaron sensores 3D con resorte que mantienen a los dispositivos en contacto con el oído y pueden ajustarse a medida que los auriculares se mueven. Para mejorar la recogida del sudor, los cubrieron con una película de hidrogel transparente parecido a una esponja, que absorbe el sudor con facilidad y actúa como una «almohada» entre la piel y los auriculares. «Esto nos proporciona una rica fuente de información en tiempo real sobre la salud de los usuarios, al registrar información física y bioquímica simultáneamente y dinámicamente», comentó Joseph Wang, que participó en la investigación.
El futuro de esta tecnología
Una de las limitaciones de los dispositivos es que para recolectar suficiente lactato para analizar datos de manera significativa los sujetos deben realizar ejercicio u otra actividad física que haga sudar. Algo que en trabajos futuros los investigadores intentarán eliminar. Además, el equipo también está trabajando en el procesamiento de datos en el propio dispositivo, que podría incluir información adicional, como niveles de saturación de oxígeno y niveles de glucosa.
Los científicos prevén un futuro en el que los sistemas de monitorización de la salud y de neuroimagen funcionen con sensores portátiles y dispositivos móviles, como teléfonos, auriculares o relojes, para rastrear la actividad cerebral y los niveles de muchos metabolitos relacionados con la salud a lo largo del día.
«Ser capaz de medir la dinámica de la actividad cognitiva cerebral y el estado metabólico del cuerpo en un dispositivo integrado en el oído que no interfiere con la comodidad y la movilidad del usuario abre enormes oportunidades para mejorar la salud y el bienestar de personas de todas las edades, en cualquier momento y en cualquier lugar», afirmó Gert Cauwenberghs, profesor del Departamento de Bioingeniería la Universidad California San Diego.
«La neurorretroalimentación auditiva que combina las señales cerebrales medidas con el sonido reproducido por el dispositivo en el oído puede permitir nuevos avances terapéuticos potencialmente de gran alcance para la remediación activa de trastornos neurológicos debilitantes, como el tinnitus, para el que actualmente no hay ningún tratamiento eficaz disponible», concluyó Cauwenberghs.
