Dispositivo protésico permite a medusas biónicas nadar tres veces más rápido

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medusa biónica

Las medusas poseen una capacidad sin explotar para nadar más rápido y más eficiente

Desde Tony Stark y la ficción imaginativa hasta las prótesis de la vida real que se desarrollan en los laboratorios de todo el mundo, las partes del cuerpo biónico han prometido por mucho tiempo mejorar las capacidades físicas de los seres humanos. ¿Pero alguna vez has considerado cómo se vería eso para las medusas?

Los científicos del Caltech y la Universidad de Stanford, están mostrando ahora una pequeña prótesis que les da a las criaturas marinas la capacidad de nadar más rápido mientras usan menos energía, todo sin causarles ningún daño.

Desde 2013, ingenieros e investigadores de robótica en el Caltech y Stanford han estado investigando la mecánica del movimiento de las medusas, con la esperanza de algún día reclutarlas para su uso como un tipo de dispositivo de monitoreo ambiental. La idea es que estas muy abundantes gotas de gelatina marina se puedan equipar con sensores para recopilar información sobre el océano, que permanece en gran parte sin explorar.

"Solo se ha explorado entre el cinco y el 10 por ciento del volumen del océano, por lo que queremos aprovechar el hecho de que las medusas ya están en todas partes para dar un salto con respecto a las mediciones en barco, que son limitadas en número debido a su alto costo", dice John Dabiri del Caltech, quien dirigió la investigación.

diseño del dispositivo de natación de una medusaPara hacer eso, Dabiri y su equipo necesitarán primero más control sobre cómo se mueven las medusas a través del agua. La nueva tecnología que el equipo ha desarrollado es un primer e importante paso hacia este objetivo, ya que acelera el movimiento de natación de las medusas y al mismo tiempo aprende más sobre su mecánica.

El dispositivo protésico se asemeja a un marcapasos, que utiliza pulsos eléctricos para regular el ritmo del corazón de un paciente. Pero en lugar de controlar la frecuencia cardíaca, el dispositivo de dos centímetros (0,8 pulgadas) de ancho controla la frecuencia de los movimientos pulsantes de los que dependen las medusas para impulsarse hacia adelante.

En términos generales, las medusas se mueven a una velocidad de alrededor de dos centímetros por segundo, controlando cuidadosamente la frecuencia de los pulsos de su cuerpo para moverse a la velocidad óptima para atrapar presas. Al unir la prótesis al cuerpo de la medusa con una pequeña púa de madera (que es inofensiva), el equipo pudo usar pulsos eléctricos para subir la apuesta, superando a tres veces la frecuencia de los pulsos corporales normales del animal.

Esto se correlacionó estrechamente con una velocidad acelerada a través del agua, con la medusa moviéndose a alrededor de cuatro a seis centímetros por segundo. Además de este movimiento más rápido, el equipo midió la ingesta de oxígeno de las medusas mientras nadaban como una forma de rastrear sus niveles de energía, descubriendo que solo usaban alrededor del doble de energía a pesar de viajar alrededor de tres veces más rápido. Echa un vistazo a la carrera a continuación.

"Hemos demostrado que son capaces de moverse mucho más rápido de lo normal, sin un costo excesivo en su metabolismo", dice Nicole Xu, estudiante graduada de Stanford y coautora. “Esto revela que las medusas poseen una capacidad sin explotar para nadar más rápido y más eficiente. Simplemente no tienen una razón para hacerlo".

A través del desarrollo adicional de sus prótesis, Xu y Dabiri esperan darles razones para hacerlo. A partir de aquí, el equipo espera mejorar la tecnología para que, además de controlar el ritmo de las medusas, también pueda guiarlas en diferentes direcciones y permitirles responder a las señales de los sensores integrados.

"Si podemos encontrar una manera de dirigir estas medusas y también equiparlas con sensores para rastrear cosas como la temperatura del océano, la salinidad, los niveles de oxígeno, etc., podríamos crear una red oceánica verdaderamente global donde cada uno de los robots de medusas cuesta unos pocos dólares para instrumentarse y alimentarse de energía de las presas que ya están en el océano", dice Dabiri.

El siguiente vídeo ofrece una visión general de la investigación:

La investigación fue publicada en la revista Science Advances: Low-power microelectronics embedded in live jellyfish enhance propulsion

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