UNAM
05 de diciembre de 2019
II
II
¿Cómo ves?
Inicio » Número » Índice 252 » Un laboratorio en tu bolsillo
imprimirpdfmenosmas

Un laboratorio en tu bolsillo
Foto: Shutterstock

Un laboratorio en tu bolsillo

Jonathan Cueto Escobedo y Gabriela Nachón García

Los teléfonos inteligentes ya son parte inseparable de la sociedad, pero ahora también podrían ser una gran herramienta de investigación de la salud humana.

Para los jóvenes sucedió hace mucho tiempo, para los mayores no fue hace tanto, pero el 23 de octubre de 2001 Steve Jobs anunció el lanzamiento al mercado del dispositivo iPod con la frase “mil canciones en tu bolsillo”. Con el paso del tiempo, las funciones del iPod se trasladaron al teléfono iPhone y a todos los celulares. Hoy en un teléfono inteligente se guardan no sólo nuestras canciones favoritas, sino una parte importante de nuestras vidas: la información de los contactos, los videos de los cumpleaños, las fotos de las vacaciones y es a la vez el acceso a nuestros correos electrónicos y redes sociales, juegos y hasta los apuntes de la escuela. Ahora, además, los científicos han convertido nuestros teléfonos inteligentes en herramientas para la investigación; por medio de aplicaciones especiales, se vuelven instrumentos para recolectar datos valiosos.

Cazadores de enfermedades

Imagínense que contraen una enfermedad infecciosa. Lo primero que se preguntarían es cómo se contagiaron. Lo segundo sería cómo curarse. Entre estas dos preguntas hay otras incógnitas: cómo evitar contagiar a los demás, qué hacer para curarse más rápido y no volver a enfermarse. Para contestar estas preguntas se necesitan datos, datos y más datos.

A mediados del siglo XIX la ciudad de Londres había empezado a crecer desmesuradamente debido a la Revolución Industrial. Por esa época hubo grandes epidemias de cólera que mataron a miles de personas en muy poco tiempo. Para evitar más muertes había que saber cómo se contagiaba la enfermedad. Antes de 1854 se creía que el cólera sólo podía trasmitirse por contacto directo con un enfermo y que el contagio se debía a los miasmas (o vapores malignos) que emanaban de esa persona. Pero un joven médico llamado John Snow que vivió muy de cerca una de estas epidemias desarrolló una hipótesis diferente.

Mientras todo el mundo pensaba que se debía prohibir el contacto directo con los enfermos, John Snow estudió el agua que bebían las personas de Londres porque sospechaba que ahí estaba el agente que producía el contagio del cólera. Afortunadamente para Snow, las personas de los distritos afectados de Londres consumían agua del río Támesis distribuida por únicamente dos empresas, así que el joven médico, auxiliado por otros colegas, fue de puerta en puerta a investigar cuál empresa surtía cada casa de la zona afectada. En un artículo publicado en 1856 señaló que esas empresas suministraban agua por igual a ricos y pobres, “por lo que había una población de 300 000 personas de diversas condiciones y ocupaciones intrincadamente mezcladas dentro de la ciudad, pero dividida en dos grupos por una sola característica: el consumo de agua”.

De los clientes de una compañía murieron sólo 313 mientras que de los de la otra murieron 2 443. Snow no tardó en relacionar esta diferencia con el origen del agua de ambas compañías, que la recolectaban en distintos puntos del río Támesis. El agua que causó más víctimas estaba contaminada por desechos de las cañerías de la ciudad que llegaban al río. La comunidad médica dudó de las conclusiones de Snow. Sin embargo, con el tiempo sus investigaciones sirvieron para evitar contagios y salvar vidas, por lo que hoy se considera a Snow uno de los precursores de la investigación epidemiológica.

Big Data

Un experimento científico de ciencia ciudadana con teléfonos inteligentes puede generar más datos de los que un equipo de investigadores podría procesar en muchos años con computadoras tradicionales en un laboratorio. La información no solo es voluminosa, sino diversa: hoy se pueden medir al mismo tiempo muchas variables, lo que complica aún más el análisis posterior. Los teléfonos inteligentes son herramientas fundamentales en esta era de datos masivos, o big data (véase ¿Cómo ves?, Núm. 241). Las compañías Google, Amazon y Microsoft ofrecen servicios de almacenamiento y análisis de estos datos masivos en la nube. Son buenas noticias para los científicos: hoy no necesitan ni campañas prolongadas de recolección de datos que se extiendan durante años ni súpercomputadoras propias que pueden costar millones de dólares.

–S.R.

Dime qué haces y te diré qué padeces

La investigación de Snow resalta la importancia de recolectar datos epidemiológicos. Pero descubrir las causas de otras enfermedades más complejas requirió que los científicos perfeccionaran sus estrategias para obtener información. Las investigaciones epidemiológicas de hoy analizan un gran número de personas: estudian sus hábitos alimenticios y de salud, así como su actividad física. Solicitando registros diarios mediante entrevistas, además de pruebas de laboratorio cada tantos meses o años, los investigadores pueden encontrar las posibles causas de algunas enfermedades.

En 1948 un equipo de investigación reunió a 5 000 habitantes de Framingham, Massachusetts. Los participantes se sometieron a un examen físico y a una entrevista sobre su estilo de vida. Cada dos años, los participantes regresaban para completar su historial médico y hacerse un examen físico y pruebas de laboratorio. En 1974 se sumaron al estudio 5 000 personas más, hijos y esposas de los primeros participantes, y así se fueron añadiendo varias generaciones hasta 2003. Las décadas de monitoreo a los voluntarios de Framingham permitieron descubrir que las personas más propensas a padecer enfermedades cardiovasculares eran las que tenían presión y colesterol altos, fumaban, engordaban, no hacían ejercicio y padecían diabetes. Estas características eran factores de riesgo de estos padecimientos, algo que hoy todo mundo sabe, pero que no se había comprobado científicamente hasta entonces.

Gracias al gran número de voluntarios que participaron en el estudio, los resultados pueden ser válidos para otras poblaciones de casi cualquier lugar del mundo. Además esto compensa la pérdida de datos debida a que durante todo ese tiempo muchos pacientes pudieron fallecer, mudarse a otra ciudad o simplemente abandonar el estudio. Puesto que muchos voluntarios se pierden, es mejor empezar con voluntarios de sobra. Otro problema es que se debe confiar en su memoria y su honestidad cuando responden cómo se cuidaron en los últimos meses. A mí se me olvida hasta qué comí ayer. De ahí que pueda haber fallas que afecten la exactitud de los resultados.

Temblores

En la Universidad de California, campus Berkeley, se desarrolló una app para detectar y medir temblores con el celular. Se llama MyShake y puede distinguir entre las sacudidas debidas a un sismo y las del movimiento normal del usuario. Una app de sismología distribuida ampliamente puede ayudar a trazar mapas de la magnitud de un sismo y los daños que causa, todo en muy poco tiempo.

Todo en uno

Un sensor es un dispositivo que mide alguna forma de energía (por ejemplo, la temperatura) y lo convierte en una señal que luego puede ser leída por un instrumento electrónico. Hoy en día los teléfonos inteligentes están equipados con sensores cada vez más precisos.

Acelerómetro
Es el sensor que mide movimiento, posición, vibración y aceleración. En los teléfonos su uso común es detectar desplazamientos, inclinaciones y velocidad; es el encargado de girar la imagen de la pantalla si mueves el teléfono, determinar tu velocidad y registrar tu actividad física, por ejemplo, los pasos que das. Se investiga su uso para monitorear la postura o detectar caídas del usuario.

Giroscopio
Se emplea para determinar la velocidad de rotación del teléfono con respecto a tres ejes. Detecta leves giros en el aparato así como su orientación (le ayuda al acelerómetro a saber cómo está orientado el teléfono). La cámara del celular se apoya en este sensor para corregir movimientos involuntarios y evitar que tus fotos salgan borrosas. Con una aplicación puede monitorear a personas con Parkinson o ataques epilépticos.

Sensor de proximidad
Determina la cercanía o posición de un objeto en relación a la pantalla. Es gracias a este sensor que se desactiva el teclado y el ahorro de energía del teléfono, por ejemplo, durante una llamada telefónica, cuando la cara está cerca de la pantalla.

Sensor de luz ambiente
Este sensor detecta la presencia o ausencia de luz mediante fotocélulas; ajusta el brillo de la pantalla y por ende reduce el consumo energético.

Magnetómetro
Es la brújula del teléfono y determina el ángulo del celular con respecto al polo magnético terrestre. Gracias a este sensor nuestros teléfonos determinan en qué dirección nos estamos moviendo. Usando datos del acelerómetro y del GPS nos puede ubicar en el mapa y así nuestros teléfonos se vuelven instrumentos de navegación.

GPS
Apoyado en satélites calcula y nos indica nuestra localización geográfica. Un GPS moderno también puede apoyarse en datos como la fuerza de la señal celular (distancia a una antena celular) para proporcionarnos una localización más precisa.

Cámara
Existen aplicaciones para realizar pruebas oftalmológicas sencillas pero aún no son muy confiables.

Micrófono y analizadores de sonido
Proporcionan información vital sobre el ambiente donde se mueve el individuo. Usando el micrófono del teléfono móvil algunos investigadores han desarrollado un espirómetro (instrumento que mide el flujo y volumen del aire inhalado y exhalado por los pulmones).

Ciencia al teléfono

Aquí es donde hacen su entrada los teléfonos inteligentes. Los científicos están aprovechando las capacidades de estos aparatos para realizar sus investigaciones. Los voluntarios pueden usar el celular para enviar sus datos a los institutos de investigación en vez de acudir a llenar bitácoras, lo cual favorece que no abandonen el estudio.

Los teléfonos permiten recolectar datos muy precisos mediante sensores como los acelerómetros, que pueden medir la actividad física, así como los sistemas de posicionamiento GPS, los monitores de frecuencia cardiaca, y los micrófonos y analizadores de sonido. Los datos de millones de voluntarios de todo el mundo pueden enviarse por internet a los centros de investigación en un solo clic. Tan sólo en México hoy existen 77 millones de teléfonos inteligentes, y se estima que para 2025 en todo el mundo habrá más de 5 000 millones de teléfonos con sensores avanzados para medir muchas más cosas.

Un ejemplo son las aplicaciones Dialbetics y Foodlog, que monitorean la salud y estilo de vida de pacientes diabéticos. La aplicación calcula las calorías y el porcentaje de carbohidratos, proteínas y grasas con sólo fotografiar los alimentos. Los voluntarios de un estudio realizado con estas aplicaciones recibieron un glucómetro digital para medir su glucosa por la mañana. Los acelerómetros (que detectan pasos y saltos del portador del teléfono) sirvieron para calcular su actividad física diaria. Toda esta información se recabó y se envió a los investigadores para su análisis. El paciente recibía consejos acerca de su dieta o felicitaciones por sus cuidados. El estudio demostró que los enfermos de diabetes que usaron las aplicaciones controlaron mejor sus niveles de glucosa en comparación con quienes no las usaron. De la misma manera, se están desarrollando muchas otras investigaciones en humanos en diferentes áreas científicas.

Rayos Cósmicos

Un equipo de físicos de partículas en la Universidad de California, campus Irvine, desarrolló una app llamada CRAYFIS que detecta cuando una partícula con carga eléctrica atraviesa e interactúa con los circuitos del teléfono. Este fenómeno sucede todo el tiempo y no tiene consecuencias, pero al integrar la información de muchos usuarios por medio de la app se pueden detectar las cascadas de partículas elementales que se forman cuando un rayo cósmico choca con una partícula atmosférica. A partir de la distribución de las señales se puede deducir la energía del rayo cósmico original.

Mil experimentos en tu bolsillo

Ante esta oportunidad, en 2015 la compañía Apple lanzó el paquete ResearchKit, una plataforma que permite a cualquier científico crear aplicaciones para iPhone que las personas pueden descargar para participar en investigaciones científicas desde la comodidad de su casa. Ahora la compañía que lanzó el iPod hace 18 años con la promesa de ponernos mil canciones en el bolsillo brinda a los científicos una poderosa herramienta de investigación. Seguramente en pocos años llevaremos mil estudios científicos en marcha dentro del bolsillo.

Uno de los retos es la privacidad y el empleo responsable de los datos. Todos nos hemos sentido espiados cuando, después de hablar de un tema en redes sociales, recibimos anuncios de productos relacionados con ese tema, pero los datos de nuestros hábitos de salud y de nuestros padecimientos son información aún más delicada, y los investigadores que usen estas apps están obligados a proteger la confidencialidad de los participantes. En este sentido, Apple ha manifestado que los datos recabados por las apps desarrolladas con ResearchKit serán completamente confidenciales y sólo estarán disponibles para los investigadores. Para proteger la identidad de los voluntarios, ni siquiera la misma empresa Apple tendrá acceso ni podrá utilizar esta información.

Usando ResearchKit se han desarrollado ya aplicaciones como EpiWatch, que usa los acelerómetros para registrar ataques epilépticos con el fin de obtener datos que ayuden a encontrar mejores tratamientos. Por si fuera poco, la aplicación envía una alerta a los familiares del portador cuando empieza una crisis epiléptica.

Una app llamada Neurons monitorea los síntomas de pacientes con esclerosis múltiple. Sleep Health permite registrar tus hábitos de sueño para estudiar los trastornos que lo afectan y mPower está diseñada para entender la evolución de la enfermedad de Parkinson con pruebas de destreza, equilibrio y memoria. Esta enfermedad deteriora el control de movimiento de los pacientes destruyendo las neuronas dopaminérgicas. La app mPower mide la capacidad del paciente de controlar sus movimientos en forma parecida a como se hace en el consultorio: con el teléfono en el bolsillo, se le pide al paciente que camine en línea recta. Los acelerómetros miden las desviaciones y los bamboleos del paciente (equilibrio). En una prueba distinta aparecen en la pantalla del teléfono dos círculos rojos que el paciente tiene que tocar alternadamente con los dedos índice y medio para medir su tiempo de reacción. Por último, la app le pedirá al paciente que acerque la boca al micrófono y diga “ah” durante 10 segundos. Las variaciones en las propiedades del sonido son una medida indirecta de la capacidad del paciente de controlar los músculos que producen la voz. Todos estos datos se analizan para monitorear el estado de salud del paciente con Parkinson, y este puede decidir si compartirlos o no con los investigadores.

Estas ventajas aumentarán drásticamente el número de participantes en estudios científicos, lo que aportará una gran cantidad de datos sin sacrificar precisión. Añádase que así los experimentos se llevarán a cabo en condiciones más normales para el participante, como el hogar en vez de un laboratorio. Los datos llegarán de regiones distintas, lo que permitirá medir el efecto de variables como el clima, la altitud y los productos alimenticios del país, y así identificar efectos geográficos, dietéticos y de actividad física. La información adicional, como edad, sexo, ocupación, horas de trabajo y de sueño, permitirá analizar subgrupos y distinguir los efectos de las enfermedades o los tratamientos sobre hombres y mujeres, niños y adultos, y otros.

Una investigación que utilizó aplicaciones de celulares analizó a 4 000 participantes en sólo cuatro meses. Obtener esta cantidad de datos mediante métodos tradicionales de investigación habría tomado más de tres años (ocho veces más tiempo). Ya hay cientos de experimentos publicados en revistas científicas, y sus autores afirman que los resultados son asombrosamente similares a los de los estudios realizados bajo condiciones controladas dentro de los institutos de investigación.

Los teléfonos inteligentes se están convirtiendo en una poderosa herramienta de investigación de todos los fenómenos relacionados con la conducta humana y la salud. Permiten estudiar a millones de personas de manera simultánea en todo el mundo, generando grandes avances en el conocimiento científico. Así que si alguna vez recibes una invitación a participar en una investigación a través de tu teléfono inteligente, revisa que estén en orden los aspectos éticos y anímate a colaborar con la comunidad científica para generar más conocimiento. Te tomará poco tiempo y a cambio podrías aportar mucho a la ciencia.

Más información

  • Finquelievich, Susana y Celina Fischnaller, “Ciencia ciudadana en la sociedad de la información: nuevas tendencias a nivel mundial”, Revista Iberoamericana de Ciencia, Tecnología y Sociedad: www.redalyc.org/comocitar. oa?id=92431880001
  • Rodríguez, Luz, “¿Qué aporta la ciencia ciudadana a los proyectos?”, Revista IDESQBRE: https://idescubre. fundaciondescubre.es/revista/

Jonathan Cueto Escobedo es doctor en psicología por la Universidad Nacional Autónoma de México. Actualmente es investigador del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Veracruzana.

María Gabriela Nachón García es investigadora y directora del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Veracruzana. Su investigación se centra en el papel de las emociones y el estrés en la ansiedad y las adicciones, y el impacto de ciertas enfermedades en otros padecimientos.

En ediciones anteriores
Slide 1

Migrantes por naturaleza

Slide 2

Para verte mejor: el cuerpo por dentro

Slide 3

Astronomía de mensajeros múltiples

Facebook Twitter YouTube

Convocatoria suscripción Antología Nuestro canal en Youtube
promociones2 promociones1 promociones3
Evita el ciberbullying Nutilus
Subir