¿¡Cuánto ingenio hay que tener para ayudar a salvar vidas leyendo líneas y series de tiempo, utilizando algoritmos y matemáticas!? La ingeniería es justamente la que apropia del conocimiento científico para ingeniar soluciones tecnológicas que ayuden a resolver los problemas sociales y las necesidades humanas en general.
Catalina Alvarado Rojas, ingeniera electrónica, doctora en neurociencias y directora de la Maestría en Bioingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana, se dedica a estudiar las señales eléctricas que ocurren en el cerebro antes de una crisis de epilepsia. Ha logrado identificar cambios inusuales en las señales cerebrales de los pacientes hasta una hora y media antes del evento, para prevenirlo y reducir su impacto. ¿Cómo conectó la ingeniería con la prevención de crisis epilépticas que pueden ser mortales?
Las ganas de ser médica versus las ganas de estudiar matemáticas
Hace un poco más de 20 años, en 2003, Catalina Alvarado estaba por iniciar su carrera profesional. A pesar de estar casi segura de estudiar medicina, disfrutaba mucho de las matemáticas y la física. En ese momento, la ingeniería electrónica se le mostró como lo mejor de los dos mundos, pues es una disciplina que ofrece muchas soluciones a la medicina, pero con toda la matemática y la física que disfrutaba.
“En el momento de tomar la decisión me presenté a ambas carreras, pasé a ambas y hasta el último instante estuve entre alguna de las dos”, cuenta Alvarado. Al final se decidió por ingeniería electrónica e inició su pregrado en la Universidad de los Andes; siguió de inmediato con su maestría, también en ingeniería electrónica en la misma universidad; luego con su doctorado, esta vez en neurociencias, en la Universidad Pierre-et-Marie-Curie de París, Francia; e hizo una estancia posdoctoral en la Universidad de California, en Los Ángeles, Estados Unidos.
A cada momento, Catalina Alvarado reafirma su decisión de haber estudiado ingeniería. “Tiene muchas soluciones para la medicina, la robótica, la instrumentación y dispositivos médicos, el análisis de la información médica”, dice.
Y repite varias veces que le encantan las matemáticas y la física. Y se le dibuja una sonrisa grande cuando lo dice. Se le ve alegre y rodeada de sus jóvenes estudiantes en el laboratorio de bioingeniería del piso 13 de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Javeriana, en donde es investigadora y docente desde hace ya casi 10 años.
Epilepsia, señales eléctricas y el esfuerzo por anticipar las crisis
Las convulsiones epilépticas ocurren por una actividad eléctrica anormal de las neuronas. Usualmente duran un par de minutos y pueden ser controladas con medicamentos; pero también pueden ser mortales, ya sea por los accidentes que causan o porque el desorden eléctrico se extienda tanto ―hasta cinco minutos― y sea tan intenso que pueda llevar a una muerte súbita por arritmia cardíaca o edema pulmonar.
Según la Organización Panamericana de la Salud, 50 millones de personas en todo el mundo tienen epilepsia, de las cuales 5 millones viven en América Latina y mantienen una tasa de mortalidad de 1,04 por cada 100.000 habitantes. Por eso, entender esta enfermedad y predecir a tiempo las crisis epilépticas es imperativo.
Pero, al ser la epilepsia un fenómeno esencialmente eléctrico que ocurre en un sistema altamente complejo como el cerebro, la medicina por sí sola no alcanza a comprenderlo, por lo que debe apoyarse en otras disciplinas como la bioingeniería, con énfasis en la electrónica.
“Las neuronas son células del sistema nervioso que se comunican por medio de impulsos eléctricos. Esta actividad se puede ver a diferentes escalas utilizando electrodos dentro del cerebro o sobre el cuero cabelludo”, explica Catalina Alvarado. “Lo que nosotros hacemos es analizar esas señales eléctricas, que llamamos ritmos u oscilaciones cerebrales”, continúa. “Las analizamos en el tiempo, en frecuencia, usando varias herramientas para filtrarlas, con algoritmos de inteligencia artificial, para detectar patrones, ver cómo se comporta una enfermedad o cómo se podría diagnosticar”, termina su explicación.
Precisamente, el interés intelectual de Alvarado son las señales eléctricas que emiten los cerebros de los pacientes epilépticos antes, durante y después de una crisis. Las mide y procesa una y otra vez para tratar de entenderlas y comprender la actividad eléctrica del cerebro de estos pacientes. “Las crisis de los pacientes epilépticos se presentan de manera muy espontánea, repentina y los pone en riesgo de un accidente, hasta de muerte”, comenta.
“Lo que más he hecho es analizar las señales eléctricas antes de que pase la crisis y ver si hay cambios específicos que puedan ser detectados con anticipación. Hemos visto cambios en la señal hasta una hora y media antes”, dice Catalina.
Movimiento, sueño y música, otros intereses
Muchas enfermedades neurológicas pueden presentar cambios de la actividad eléctrica del cerebro, relacionados con estados cognitivos como el movimiento, el sueño, o las emociones generadas por estímulos como la música. Por eso, Catalina Alvarado estudia con detenimiento estos estados cognitivos.
“Entender fenómenos como el movimiento y el sueño en el cerebro, nos puede ayudar a hacer un mejor diagnóstico, así como hacer un seguimiento y tratamiento de la enfermedad”, explica la investigadora. Por ejemplo, un tratamiento que no necesariamente sea farmacológico, sino que se centre más en mejorar la calidad y las alteraciones del sueño para atender la enfermedad de manera más orgánica, desde una atención en las rutinas y los hábitos de vida.
En ese afán por entender cómo el cerebro puede lograr un mayor bienestar, mejorar su salud y combatir las enfermedades neurológicas por medio de la tecnología, Catalina está explorando también los efectos de la música en las señales cerebrales. “¿Qué efectos produce la música en un sujeto sano, pero también en pacientes con enfermedades neurológicas, neurodegenerativas y neuropsiquiátricas?”, se pregunta Catalina.
Más allá del cerebro
Desde que llegó a la Universidad Javeriana, la investigación de Catalina Alvarado tomó un matiz diferencial frente a la tradición neurocientífica en la que fue educada. “A veces la investigación en neurociencia es muy cerebrocéntrica, porque sólo mira las señales e imágenes del cerebro, pero no observa otras variables”, explica.
En la Javeriana se ha dedicado a observar esas otras variables que pasan en el cuerpo de manera simultánea a la ocurrencia de las señales eléctricas cerebrales, para ampliar el entendimiento del funcionamiento de todo el sistema nervioso. Utiliza cámaras para observar la actividad corporal, mide las frecuencias cardíacas, hace electromiografía ―lectura de señales eléctricas de los músculos―, de manera que logra tener una visión más periférica de todo el fenómeno.
Desde este enfoque de investigación ha podido desarrollar, entre otros, un proyecto de rehabilitación robótica para pacientes de ataque cerebrovascular. Consiste en un exoesqueleto de la mano, controlado con las señales eléctricas del músculo del usuario para ajustar en tiempo real el movimiento del exoesqueleto y apoyar los procesos de rehabilitación muscular.
Mujer ingeniera
Alvarado viene de una familia de ingenieros. Cuenta que su papá es ingeniero de sistemas y su hermano ingeniero mecánico, su mamá es economista, y seguro por eso el gusto por los números y la ciencia desde joven. Gusto que trata de inculcarle a sus dos hijos pequeños por igual, un niño de cuatro y una niña de siete.
“Muchas veces desde chiquitas a las mujeres se las va sesgando con los juegos que les regalan, con los juguetes ‘para mujeres’. Entonces al hombre le regalan el Lego, mientras que a la mujer le regalan el peluche o la muñequita”, reflexiona y critica esas diferencias de crianza marcadas por el género.
Diferencias que vienen a marcarse en el campo profesional, científico y académico. “Somos muy poquitas, hay una baja representación de mujeres tanto en la ingeniería como en la ciencia. A veces tengo cursos de dos mujeres y 20 hombres”, dice.
Según Catalina Alvarado, esto obedece a factores contextuales, a muchos, menos a las capacidades intelectuales de las mujeres. Cuenta que ha tenido estudiantes mujeres muy brillantes que han sido exitosas en sus carreras profesionales. Pero también recuerda con tristeza cuántas veces en sus clases las estudiantes mujeres se expresan con inseguridad, temor y falta de confianza por cuenta de un entorno contextualmente desigual y más difícil para las mujeres ingenieras.
La carrera de esta ingeniera y neurocientífica es una muestra del sustancial valor que juegan las mujeres en el campo de la ingeniería, la investigación, la ciencia y el desarrollo. Las mujeres ingenieras han desarrollado importantes avances tecnológicos para alcanzar mayor bienestar personal y social. Por eso, nos recuerda Catalina, seguir fomentando la participación más activa de las mujeres en las carreras de ingeniería y su justa inclusión en el mundo profesional y laboral.
