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Charla «Cómo usar la luz para ver en lo más profundo de nuestros cuerpos y cerebros» de TED2018 en español.
En una serie de demostraciones alucinantes, la inventora Mary Lou Jepsen muestra cómo podemos usar la luz roja para ver y potencialmente estimular lo que hay dentro de nuestros cuerpos y cerebros. Llevándonos al borde de la física óptica, Jepsen presenta nuevas tecnologías que utilizan la luz y el sonido para rastrear tumores, medir la actividad neuronal y posiblemente reemplazar la máquina de IRM por un sistema más económico, más eficiente y vestible.
- Autor/a de la charla: Mary Lou Jepsen
- Fecha de grabación: 2018-04-10
- Fecha de publicación: 2018-08-24
- Duración de «Cómo usar la luz para ver en lo más profundo de nuestros cuerpos y cerebros»: 1010 segundos
Traducción de «Cómo usar la luz para ver en lo más profundo de nuestros cuerpos y cerebros» en español.
La gente no se da cuenta de que la benignas luz roja y cercana a la infrarroja, atraviesa su mano, justo así.
Esto permitiría un cuidado de la salud mejor, más rápido y más barato.
Nuestra translucidez es clave aquí.
Les mostraré cómo usamos esta y otras claves para ver en lo profundo de nuestros cuerpos y cerebros.
Así que primero…
¿Ven este puntero láser y el punto que hace en mi mano?
La luz pasa atraviesa mi mano —si pudiéramos apagar las luces, por favor— como ya lo he demostrado.
Pero ya no pueden ver ese punto láser.
Uds.
ven mi mano brillar.
Eso es porque la luz se esparce, se dispersa.
Necesito que Uds.
entiendan qué es la dispersión, para que pueda mostrarles cómo nos deshacemos de ella y ver en lo profundo de nuestros cuerpos y cerebros.
Tengo una presa de pollo aquí.
(Risas)
Está cruda.
Me pongo unos guantes.
Tiene las mismas propiedades ópticas que la carne humana.
Aquí está el pollo…
lo pongo en la luz.
¿Pueden ver que la luz pasa a la perfección?
También implanté un tumor en ese pollo.
¿Pueden verlo?
Audiencia: Sí.
Mary Lou Jepsen: Esto significa que usando la luz roja y la luz infrarroja, podemos ver tumores en la carne humana.
Pero hay una trampa.
Cuando pongo otro pedazo de pollo en él, la luz todavía pasa, pero ya no puedes ver el tumor.
Eso es porque la luz se dispersa.
Entonces tenemos que hacer algo sobre la dispersión para que podamos ver el tumor.
Tenemos que des-dispersar la luz.
Así que…
Una tecnología a la que dediqué la primera parte de mi carrera permite la des-dispersión.
Se llama holografía.
Y ganó el Premio Nobel en física en los 70, debido a las cosas fantásticas que permite hacer con la luz.
Este es un holograma.
Captura toda la luz, todos los rayos, todos los fotones en todas las posiciones y todos los ángulos, simultáneamente.
Es asombroso.
Para ver qué podemos hacer con la holografía…
¿Uds.
ven estas canicas?
Miren estas canicas rebotando fuera de las barreras, como una analogía de la luz al dispersarse por nuestros cuerpos.
Cuando las canicas llegan al fondo del laberinto disperso, están caóticas, se están dispersando y rebotando por todas partes.
Si grabamos un holograma en la parte inferior dentro de la pantalla, podemos registrar la posición y el ángulo de cada canica que sale del laberinto.
Y luego podemos traer las canicas desde abajo y hacer que el holograma lleve cada canica justo a la posición y el ángulo correctos, como surgen en una línea en la parte superior de la matriz de dispersión.
Vamos a hacer eso con esto.
Esto es ópticamente similar al cerebro humano.
Voy a cambiar a luz verde ahora, porque la luz verde es más brillante a sus ojos que rojo o infrarrojo, y realmente necesito que vean esto.
Así que vamos a poner un holograma frente a este cerebro y hacer que salga una corriente de luz.
Parece imposible, pero no lo es.
Esta es la configuración que van a ver.
Luz verde.
Holograma aquí, luz verde entrando, ese es nuestro cerebro.
Y una corriente de luz sale de eso.
Acabamos de hacer un cerebro laser de tejido densamente disperso.
Parece imposible, nadie ha hecho esto antes, Uds.
son la primera audiencia pública que haya visto esto.
(Aplausos)
Lo que esto significa es que podemos enfocarnos profundamente en el tejido.
Nuestra translucidez es la primera clave.
La holografía que permite des-esparcir es la segunda clave para permitirnos ver en el fondo de nuestros cuerpos y cerebros.
Probablemente estén pensando, «Suena bien, pero
¿qué pasa con el cráneo y los huesos?
¿Cómo vas a ver a través del cerebro sin ver a través del hueso?
«.
Bueno, esto es un cráneo humano real.
Lo pedimos en skullsunlimited.com.
(Risas)
En serio.
Pero tratamos este cráneo con gran respeto en nuestro laboratorio y aquí en TED.
Y como pueden ver, la luz roja lo atraviesa.
Pasa por nuestros huesos.
Entonces podemos pasar por el cráneo y los huesos y la carne con solo luz roja.
Los rayos gamma y los rayos X también lo hacen, pero causan tumores.
La luz roja está por todas partes.
Entonces, usando eso, voy para volver aquí y mostrarles algo más útil que hacer un cerebro laser.
Nos retamos para ver lo bien que podríamos enfocarnos a través del tejido cerebral.
Enfocando a través de este cerebro, fue un enfoque tan bueno, pusimos una cámara simple frente a ella.
Y la cámara simple palidece…
¿Podrían bajar la luz del foco?
Bien, ahí está.
¿Ven eso?
Cada píxel es dos milésimas de un milímetro de ancho.
Dos micras.
Eso significa que enfoca el punto —ancho completo medio máximo— es de seis a ocho micras.
Para darles una idea de lo que eso significa: ese es el diámetro de la neurona más pequeña en el cerebro humano.
Significa que podemos enfocarnos a través del cráneo y el cerebro en una neurona.
Nadie ha visto esto antes, hacemos esto por primera vez aquí.
No es imposible.
(Aplausos)
Lo hicimos funcionar con nuestro sistema, así que hemos hecho un gran avance.
(Risas)
Solo para dar una idea, como eso no son solo 50 canicas.
Eso es miles de millones, billones de fotones, todos cayendo en la fila como se indica por el holograma, para rebotar a través del cerebro densamente disperso y emerger como un foco.
Es genial.
Estamos emocionados por esto.
Esta es una máquina de MRI.
Son unos millones de dólares, llena una habitación, muchos probablemente han estado en una.
He pasado mucho tiempo en uno.
Tiene un foco de alrededor de 1 mm —algo grueso, en comparación con lo que acabo de mostrarles—.
Un sistema basado en nuestra tecnología tendría un costo drásticamente menor, resolución más alta e imágenes médicas más pequeñas.
Eso es lo que hemos empezado a hacer.
Con mi equipo hemos construido una plataforma, una plataforma de laboratorio para escanear el tejido.
Y aquí está en acción.
Queríamos ver qué tal podríamos hacerlo.
Lo hemos construido en el último año.
Y el resultado es que somos capaces de encontrar tumores en esta muestra, la luz entra a 70 mm de profundidad, la resolución es de medio mm, y este es el tumor que encontró.
Probablemente estén viendo esto, como, «Suena bien, pero será un gran sistema.
Es más pequeño que una gigantesca IRM una monstruosa máquina de IRM, pero pueden hacer algo para reducirlo?
«.
Y la respuesta es: por supuesto.
Podemos reemplazar cada gran elemento en ese sistema con un componente más pequeño, un pequeño circuito integrado, un chip de pantalla del tamaño de la uña de un niño.
Un poco sobre mi experiencia: he pasado las últimas dos décadas inventando, desarrollando prototipos y enviando miles de millones de dólares de productos electrónicos de consumo —con fichas personalizadas completas— en el filo de la física óptica.
Mi equipo y yo construimos la gran plataforma de laboratorio para perfeccionar nuestra arquitectura y probar los casos y realmente afinar nuestros diseños de chips, antes de gastar los millones de dólares para fabricar cada chip.
Nuestras nuevas invenciones de chips agilizan el sistema, lo aceleran y permite una exploración rápida y des-dispersión de la luz para ver profundamente en nuestros cuerpos.
Esta es la tercera clave para permitir una atención médica mejor, rápida y barata.
Esta es una maqueta de algo que puede reemplazar la funcionalidad de una multimillonaria máquina de IMR en un punto de precio de la electrónica de consumo, que podrían usar como venda, en un casco de esquí o dentro de una almohada.
Eso es lo que estamos construyendo.
(Aplausos)
¡Oh, gracias!
(Aplausos)
Probablemente estén pensando, «Está la luz pasando por nuestros cuerpos.
Incluso la holografía dispersa la luz.
Pero
¿cómo usamos estas nuevas invenciones, exactamente, para hacer el escaneo?
«.
Tenemos un enfoque razonable, Usamos sonido.
Aquí, estos tres discos representan los circuitos integrados que hemos diseñado, que reducen masivamente el tamaño de nuestro actual sistema voluminoso.
Uno de los lugares, uno de los chips, emite un ping sónico, y se enfoca hacia abajo, y luego encendemos la luz roja.
Y la luz roja que se va a través de ese punto sónico cambia de color ligeramente, al igual que el tono de los cambios de sirena de coche de policía a medida que te pasa rápidamente.
Así que.
Hay otra cosa sobre la holografía que no les he dicho todavía, y que necesitan saber Solo dos haces de exactamente el mismo color pueden generar un holograma.
Esa es la luz anaranjada eso viene del punto sónico, que cambia ligeramente de color, y creamos un disco brillante de luz naranja debajo de un chip vecino y luego grabamos un holograma en el chip de la cámara.
Así.
De ese holograma, podemos extraer información acerca de ese punto sónico, porque filtramos toda la luz roja.
Podemos opcionalmente enfocar la luz hacia abajo en el cerebro para estimular una neurona o parte del cerebro Y luego avanzamos para cambiar el foco sónico a otro punto.
Y de esa manera, punto por punto, escaneamos el cerebro.
Nuestros chips decodifican hologramas como Rosalind Franklin descodificado esta imagen icónica de difracción de rayos X para revelar la estructura del ADN por primera vez.
Eso lo hacemos electrónicamente con nuestros chips, grabando la imagen y descodificando la información, en una millonésima de segundo.
Escalamos rápido.
Nuestro sistema puede ser extraordinario al encontrar sangre.
Y eso es porque la sangre absorbe luz roja y luz infrarroja.
La sangre es roja.
Aquí hay un vaso de sangre.
Voy a mostrarles.
Y aquí está nuestro láser, yendo directo a través de eso.
Realmente es un láser, Pueden verlo en el…
ahí está.
En comparación con mi libra de carne, donde pueden ver la luz va a todos lados.
Veamos eso de nuevo, sangre.
Esto es realmente clave: la sangre absorbe la luz, la carne dispersa la luz.
Esto es significativo, porque cada tumor más grande que un milímetro cúbico o dos tiene cinco veces la cantidad de sangre que la carne normal.
Con nuestro sistema, pueden imaginar detectar cánceres temprano, cuando la intervención es fácil, o rastreando el tamaño de su tumor a medida que crece o se encoge.
El sistema también debe ser extraordinario al descubrir dónde no está la sangre, como una arteria obstruida, o el cambio de color en la sangre ya que transporta oxígeno versus no transportar oxígeno, que es una forma de medir la actividad neuronal.
Hay un dicho que dice que la «luz del sol» es el mejor desinfectante.
Es literalmente cierto.
Investigadores están matando a la neumonía al hacer brillar la luz en los pulmones.
Nuestro sistema podría permitir esto no invasivamente.
Déjenme darles tres ejemplos más de lo que esta tecnología puede hacer.
Uno: apoplejía.
Hay dos tipos principales de apoplejía: la causado por una obstrucción y la causada por una ruptura.
Si uno puede determinar el tipo de apoplejía en una hora o dos, se puede dar medicamentos masivamente para reducir el daño cerebral Si se suministra el medicamento incorrecto, el paciente muere.
Hoy, eso significa acceso a un escáner de MRI en una o dos horas de una apoplejía.
Mañana, con una máquina de imágenes compacta, portátil, de bajo costo, cada ambulancia y cada clínica puede descodificar el tipo de apoplejía y dar la terapia correcta a tiempo.
(Aplausos)
Gracias.
Dos: dos tercios de la humanidad carece de acceso a imágenes médicas.
Imágenes médicas compactas, portátiles, económicas pueden salvar muchas vidas.
Y tres: comunicación cerebro-computadora.
Mostré aquí nuestro sistema centrándose a través del cráneo y el cerebro en diámetro de la neurona más pequeña.
Usando luz y sonido, pueden activar o inhibir neuronas, y simultáneamente, podemos hacer coincidir parte por parte la resolución de un escáner IRMf, que mide el uso de oxígeno en el cerebro.
Hacemos eso mirando en el cambio de color en la sangre, en lugar de usar un imán de dos toneladas.
Entonces pueden imaginar que con escáneres IRMf hoy, podemos descodificar palabras imaginadas, imágenes, sueños y de quien es escaneado.
Estamos trabajando en un sistema que pone las tres de estas capacidades en el mismo sistema: lectura y escritura neurales con luz y sonido, mientras simultáneamente se mapea el uso de oxígeno en el cerebro, todos junto en sistema portátil no invasivo que pueda habilitar la comunicación cerebro-computadora, sin implantes, sin cirugía, ni cirugía cerebral opcional.
Esto puede hacer un bien enorme para los dos mil millones de personas que sufren de enfermedades cerebrales.
(Aplausos)
La gente me pregunta qué tan profundo podemos ir.
Y la respuesta es: todo el cuerpo está al alcance.
Pero aquí hay otra manera de verlo.
(Risas)
Toda mi cabeza se acaba de iluminar,
¿quieren verlo de nuevo?
Audiencia: ¡Sí!
(Risas)
MLJ: Esto parece aterrador, pero no lo es.
Lo que es realmente aterrador es no saber de nuestros cuerpos, nuestros cerebros y enfermedades para poder tratarlas de manera efectiva.
Esta tecnología puede ayudar.
Gracias.
(Aplausos)
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/mary_lou_jepsen_how_we_can_use_light_to_see_deep_inside_our_bodies_and_brains/