La
cóclea [del latín cochlea, también conocida como caracol], es una estructura en
forma de tubo enrollado en espiral, situado en oído interno. Forma parte del
sistema auditivo de los mamíferos y es el órgano del sentido de la audición.
Un
implante coclear es un dispositivo médico implantado quirúrgicamente que
proporciona una sensación de sonido a una persona que es profundamente sorda o tiene
severas alteraciones de audición como consecuencia del daño a las células
ciliadas sensoriales en su cóclea. Cientos
de miles de personas de todo el mundo se han beneficiado de este tipo de
dispositivos ya que se implantaron por primera vez en los adultos en 1984
Un
nuevo chip de procesamiento de señales, de bajo consumo de energía que podría
ser utilizado para desarrollar un nuevo implante coclear que no requeriría de ningún
hardware externo ha sido desarrollado por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts(MIT), junto con los médicos de la Escuela de Medicina de Harvard y el Massachusetts
Eye y Ear Infirmary (MEEI).
El
implante - que puede utilizar el micrófono natural del oído interno en lugar de
un sensor montado en el cráneo - podría en forma inalámbrica recargarse, pudiendo
funcionar durante unas ocho horas con cada carga.
Una fácil carga
Por
desgracia, en la actualidad los implantes son voluminosos y poco atractivos. "Los
implantes cocleares de hoy se basan en un componente detrás del oído externo
para albergar un micrófono externo y fuente de energía, que puede ser
engorroso, ha limitado el uso de agua y puede ser estéticamente poco
atractivo", dice Anantha Chandrakasan del Departamento de Ingeniería
Eléctrica y Ciencias de la
Computación en el MIT, que dirigió el trabajo. "La
idea con este diseño es que se puede utilizar un teléfono con un adaptador,
para cargar el implante coclear, por lo que no tiene que estar conectado",
añade.
El
nuevo implante es una adaptación de los dispositivos existentes que vibran en
las estructuras óseas del oído medio normalmente intactos en pacientes con
implantes cocleares. El oído
interno tiene tres huesos, o "huesecillos", que llevan a cabo las
vibraciones del sonido al oído interno y a la cóclea - la cámara pequeña, en espiral
que convierte las señales acústicas en señales eléctricas que son detectados
por el cerebro. Los pacientes con
implantes de oído medio sufren porque uno de los huesecillos - el estribo - no vibra con suficiente
fuerza para estimular el nervio auditivo. Por
tanto, el nuevo implante tiene un pequeño sensor que detecta las vibraciones de
los huesecillos y de un actuador que ayuda a impulsar el estribo.
Chandrakasan
y su equipo prevén que el nuevo dispositivo podría utilizar un tipo similar de
sensor, pero la señal que genera viajaría a un microchip implantado en el oído,
que a su vez lo convierte en una señal eléctrica y pasándolo luego a un
electrodo en la cóclea.
El
equipo ha hecho un prototipo de este chip, y de un cargador que se conecta a un teléfono móvil
normal pudiéndose recargar el chip de procesamiento de señales en unos dos
minutos. Las conclusiones y
prototipos fueron presentados por Marcus Yip , el autor principal del artículo, en la Conferencia Internacional
de Circuitos de Estado Sólido, celebrada en San Francisco, EE.UU., la semana
pasada.
Forma de
onda especializada
Uno
de los procedimientos clave que permitió al equipo prescindir de los aparatos
voluminosos fue el que permitía cumplir con los requisitos de energía del chip
convertidor. El laboratorio de
Chandrakasan especializado en chips de bajo consumo, permite que los investigadores puedan aplicar técnicas
perfeccionadas a lo largo de los años, como es la adaptación de la disposición
de filtros de baja potencia y amplificadores de las propiedades acústicas
precisas de la señal entrante.
Sin
embargo, una característica novedosa del chip es el nuevo circuito generador de
señal que reduce radicalmente su consumo de energía entre un 20 y 30%. Esto se hace mediante el uso de una
nueva forma de onda - señal eléctrica básica emitida por el chip que se modula
para codificar información acústica.
Sobre
la base de investigaciones previas sobre las fibras nerviosas simuladas, la
forma de onda fue adaptada para hacer el dispositivo más eficiente en la producción
de energía, sin dejar de ofrecer suficiente estimulación al nervio auditivo.
Dos
de los colaboradores de Chandrakasan en MEEI -Konstantina Stankovic y Don Eddington - probaron la forma de onda en cuatro
pacientes que ya tenían implantes cocleares, encontrando que no afectó la capacidad
de escuchar y que los resultados estaban a la par con el modelo computacional
del equipo.
El
dispositivo no se ha implantado en cualquier paciente, el sensor fue probado en
los oídos de cadáveres humanos, demostrando que el sensor y el microchip podían
recoger señales del habla desde el oído
del cadáver. Los implantes cocleares convencionales han sido aprobados por la Food and Drug Administration
de EE.UU. en niños de un año de edad, por lo que el equipo prevé que sus implantes
podrían beneficiar también a los niños pequeños.
Stankovic
comentó a Physicsworld “que la ventaja añadida de un implante totalmente
implantable en los niños, significaría que ellos podrían jugar sin tener que
preocuparse por el componente externo de caer, romperse o ser incomodo”.
Esta
investigación será publicada en las actas de la Conferencia Internacional IEEE Circuitos de Estado Sólido .
Fuente
de la compilación: Physicsworld (Reporteado por Tushna Comisariado) / Wikimedia
