Animal teledirigido

Diversos estudios han examinado el control remoto de ratas mediante microelectrodos implantados en su cerebro, basándose en la estimulación del centro de recompensa . Se implantan tres electrodos: dos en el núcleo posterolateral ventral del tálamo , que transmite información sensorial facial de los bigotes izquierdo y derecho, y un tercero en el haz prosencefálico medial , implicado en el proceso de recompensa de la rata. Este tercer electrodo se utiliza para proporcionar un estímulo eléctrico gratificante al cerebro cuando la rata realiza el movimiento correcto hacia la izquierda o la derecha. Durante el entrenamiento, el operador estimula el electrodo izquierdo o derecho de la rata, haciéndole "sentir" un toque en el par de bigotes correspondiente, como si hubiera entrado en contacto con un obstáculo. Si la rata responde correctamente, el operador la recompensa estimulando el tercer electrodo. ^{[ 7 ]}

En 2002, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Nueva York controló ratas a distancia desde una computadora portátil a una distancia de hasta 500 m. Se les podía ordenar a las ratas que giraran a la izquierda o a la derecha, treparan árboles y escaleras, sortearan montones de escombros y saltaran desde diferentes alturas. Incluso se les podía ordenar que entraran en áreas muy iluminadas, que las ratas suelen evitar. Se ha sugerido que las ratas podrían usarse para transportar cámaras a personas atrapadas en zonas de desastre. ^{[ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]}

En 2013, investigadores informaron sobre el desarrollo de un sistema de radiotelemetría para controlar remotamente ratas en libertad con un alcance de 200 m. La mochila que lleva la rata incluye la placa base y un transmisor-receptor FM , capaz de generar pulsos de microcorriente bifásicos. Todos los componentes del sistema están disponibles comercialmente y se fabrican con dispositivos de montaje superficial para reducir el tamaño (25 x 15 x 2  mm) y el peso (10 g con batería). ^{[ 12 ]}

Los perros se utilizan con frecuencia en labores de socorro en casos de desastre, en escenas del crimen y en el campo de batalla, pero no siempre les resulta fácil escuchar las órdenes de sus guías. Se les puede instalar un módulo de control que contiene un microprocesador , una radio inalámbrica, un receptor GPS y un sistema de referencia de actitud y rumbo (básicamente un giroscopio ). El módulo de control envía órdenes por vibración o sonido (transmitidas por el guía a través de la radio) al perro para guiarlo en una dirección determinada o para que realice ciertas acciones. La tasa de éxito general del sistema de control es del 86,6 %. ^{[ 10 ]}

Los investigadores responsables del desarrollo del control remoto de una paloma mediante implantes cerebrales llevaron a cabo un experimento similar con éxito en ratones en 2005. ^{[ 9 ]}

RoboCucaracha

La empresa estadounidense Backyard Brains lanzó el "RoboRoach", un kit de cucaracha controlada a distancia que denominan "El primer cíborg disponible comercialmente del mundo". El proyecto comenzó como un proyecto de diseño de fin de carrera de un estudiante de ingeniería biomédica de la Universidad de Michigan en 2010 ^{[ 20 ]} y se lanzó como producto beta disponible el 25 de febrero de 2011. ^{[ 21 ]} El RoboRoach se lanzó oficialmente a producción a través de una charla TED en la conferencia TED Global , ^{[ 22 ]} y a través del sitio web de financiación colectiva Kickstarter en 2013, ^{[ 23 ]} el kit permite a los estudiantes usar microestimulación para controlar momentáneamente los movimientos de una cucaracha que camina (izquierda y derecha) usando un teléfono inteligente con Bluetooth como controlador. El RoboRoach fue el primer kit disponible para el público general para el control remoto de un animal y fue financiado por el Instituto Nacional de Salud Mental de los Estados Unidos como un dispositivo para servir como ayuda didáctica para promover el interés en la neurociencia . ^{[ 22 ]} Esta financiación se debió a las similitudes entre la microestimulación de RoboRoach y la microestimulación utilizada en los tratamientos de la enfermedad de Parkinson ( estimulación cerebral profunda ) y la sordera ( implantes cocleares ) en humanos. Varias organizaciones de bienestar animal, incluidas la RSPCA ^{[ 24 ]} y PETA ^{[ 25 ],} han expresado su preocupación por la ética y el bienestar de los animales en este proyecto.

Universidad Estatal de Carolina del Norte

Otro grupo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte ha desarrollado una cucaracha teledirigida. Investigadores de la NCSU programaron una ruta para que las cucarachas la siguieran mientras rastreaban su ubicación con una Xbox Kinect . El sistema ajustó automáticamente los movimientos de la cucaracha para asegurar que se mantuviera en la ruta prescrita. ^{[ 26 ]}

Robo-bicho

En 2022, investigadores liderados por científicos de RIKEN informaron sobre el desarrollo de cucarachas cíborg controladas remotamente que funcionan si se mueven (o se desplazan) hacia la luz solar para recargarse. Podrían usarse, por ejemplo, para inspeccionar áreas peligrosas o encontrar rápidamente personas bajo escombros de difícil acceso en lugares de desastre . ^{[ 27 ] [ 6 ]}

En 2009, se logró el control remoto de los movimientos de vuelo de los escarabajos Cotinus texana y Mecynorrhina torquata , mucho más grandes, durante experimentos financiados por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). El peso de la electrónica y la batería impedía que Mecynorrhina volara libremente bajo control remoto debido al peso de la electrónica y la batería. Una serie específica de pulsos enviados a los lóbulos ópticos del insecto lo incitaba a alzar el vuelo. La duración promedio de los vuelos era de tan solo 45 segundos, aunque uno duró más de 30 minutos. Un solo pulso hacía que el escarabajo aterrizara de nuevo. La estimulación de los músculos basales de vuelo permitía al controlador dirigir al insecto hacia la izquierda o la derecha, aunque esto solo tuvo éxito en el 75% de las estimulaciones. Después de cada maniobra, los escarabajos se enderezaban rápidamente y continuaban volando paralelos al suelo. En 2015, los investigadores lograron ajustar con precisión la dirección del escarabajo en vuelo modificando la secuencia de pulsos aplicada al músculo de plegado de las alas. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Recientemente, científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur , han demostrado giros graduales y marcha hacia atrás en un pequeño escarabajo tenebriónido (Zophobas morio), que mide de 2  cm a 2,5  cm de largo y pesa solo 1 g incluyendo la mochila electrónica y la batería. ^{[ 28 ] [ 32 ]} Se ha sugerido que los escarabajos podrían usarse para misiones de búsqueda y rescate; sin embargo, se ha observado que las baterías, las células solares y los dispositivos piezoeléctricos disponibles actualmente que recolectan energía del movimiento no pueden proporcionar suficiente energía para alimentar los electrodos y los transmisores de radio durante mucho tiempo. ^{[ 3 ] [ 33 ]}

• Ananthaswamy, Anil (8 de febrero de 2012). "Una sonda nerviosa controla una polilla cíborg en vuelo" . New Scientist .
• Coxworth, Ben (20 de agosto de 2014). "Científicos desarrollan polillas cíborg de control remoto" . New Atlas .
• "Cucarachas y polillas controladas a distancia" . Entomología Hoy . Sociedad Entomológica de América. 28 de agosto de 2013.

El trabajo con Drosophila ha prescindido de electrodos de estimulación y ha desarrollado un sistema de control remoto de 3 partes que evoca potenciales de acción en neuronas de Drosophila preespecificadas mediante un rayo láser . El componente central del sistema de control remoto es un canal iónico activado por ligando y regulado por ATP . Cuando se aplica ATP, se induce la captación de calcio extracelular y se generan potenciales de acción . Las dos partes restantes del sistema de control remoto incluyen ATP encapsulado químicamente, que se inyecta en el sistema nervioso central a través del ojo simple de la mosca, y luz láser capaz de liberar el ATP inyectado. El sistema de fibras gigantes en los insectos consiste en un par de grandes interneuronas en el cerebro que pueden excitar los músculos de vuelo y salto del insecto. Un pulso de luz láser de 200 ms provocó saltos, aleteo u otros movimientos de vuelo en el 60 % al 80 % de las moscas. Aunque esta frecuencia es menor que la observada con la estimulación eléctrica directa del sistema de fibras gigantes, es mayor que la provocada por estímulos naturales, como un estímulo de apagado de luz. ^{[ 19 ]}

Se ha logrado controlar a distancia a tiburones espinosos implantándoles electrodos en lo profundo de su cerebro, conectados a un dispositivo de control remoto fuera del tanque. Al pasar una corriente eléctrica por el cable, se estimula el sentido del olfato del tiburón, quien gira, tal como lo haría en busca de sangre en el océano. Señales eléctricas más fuertes, que imitan olores más intensos, provocan que el tiburón gire con mayor brusquedad. Un estudio está financiado por una subvención de 600 000 dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). ^{[ 34 ]} Se ha sugerido que estos tiburones podrían explorar aguas hostiles con sensores que detectan explosivos o cámaras que registran fotografías de inteligencia. Fuera del ámbito militar, sensores similares podrían detectar derrames de petróleo o recopilar datos sobre el comportamiento de los tiburones en su hábitat natural. Los científicos que trabajan con tiburones controlados a distancia admiten que no están seguros de qué neuronas están estimulando exactamente y, por lo tanto, no siempre pueden controlar la dirección del tiburón de forma fiable. Los tiburones solo responden después de un entrenamiento, y algunos no responden en absoluto. La investigación ha provocado protestas de blogueros que aluden a humanos controlados a distancia o a películas de terror con tiburones cíborg maníacos en un frenesí alimenticio. ^{[ 8 ]}

Una técnica alternativa consistía en utilizar pequeños dispositivos acoplados a la nariz del tiburón que liberaban jugo de calamar a demanda. ^{[ 10 ]}

Investigadores surcoreanos han controlado remotamente los movimientos de una tortuga mediante un sistema de dirección completamente no invasivo. Se logró que tortugas de orejas rojas ( Trachemys scripta elegans ) siguieran una ruta específica manipulando su comportamiento natural de evitación de obstáculos. Si estas tortugas detectan que algo bloquea su camino en una dirección, se mueven para evitarlo. Los investigadores colocaron un semicilindro negro en la tortuga. La "visera" se situó alrededor de la parte trasera de la tortuga, pero se podía girar mediante un microcontrolador y un servomotor hacia la izquierda o la derecha para bloquear parcialmente la visión de la tortuga en un lado. Esto hizo que la tortuga creyera que había un obstáculo que debía evitar en ese lado y, por lo tanto, la animó a moverse en la otra dirección. ^{[ 10 ]}

Algunos animales han sido controlados remotamente en partes de su cuerpo, en lugar de en su totalidad. Investigadores en China estimularon el mesencéfalo de geckos ( G. gecko ) mediante microelectrodos de acero inoxidable y observaron las respuestas del gecko durante la estimulación. Se pudieron obtener respuestas de locomoción, como la flexión de la columna vertebral y los movimientos de las extremidades, en diferentes profundidades del mesencéfalo. La estimulación del área gris periacueductal provocó una flexión espinal ipsilateral, mientras que la estimulación del área tegmental ventral provocó una flexión espinal contralateral. ^{[ 35 ]}

En 2007, investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong, en el este de China, implantaron microelectrodos en el cerebro de una paloma para poder controlarla remotamente y hacerla volar hacia la derecha o la izquierda, o hacia arriba o hacia abajo. ^{[ 9 ]}

Los collares de descarga eléctrica administran descargas de intensidad y duración variables en el cuello u otra zona del cuerpo del perro mediante un dispositivo electrónico radiocontrolado integrado en el collar. Algunos modelos también incluyen una función de tono o vibración, como alternativa o complemento a la descarga. Actualmente, los collares de descarga eléctrica son fáciles de conseguir y se utilizan en diversas aplicaciones, como la modificación de conducta, el adiestramiento en obediencia y la contención de mascotas, así como en el entrenamiento militar, policial y de servicios. Si bien existen sistemas similares para otros animales, los más comunes son los collares diseñados para perros domésticos.

El uso de collares eléctricos es controvertido y la evidencia científica sobre su seguridad y eficacia es contradictoria. Algunos países han prohibido o regulado su uso. Algunas organizaciones de bienestar animal advierten contra su uso o apoyan activamente su prohibición o venta. Otras abogan por restringir su venta. Algunos adiestradores profesionales de perros y sus organizaciones se oponen a su uso, mientras que otros lo apoyan. El apoyo a su uso o las peticiones de prohibición por parte del público en general son dispares.

En 2007, se informó que científicos de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth habían desarrollado un prototipo de "valla invisible" utilizando el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) en un proyecto apodado "Bovinos Sin Fronteras". El sistema utiliza collares alimentados por batería que emiten un sonido para advertir al ganado cuando se acerca a un límite virtual. Si una vaca se acerca demasiado, el collar emite un sonido de advertencia. Si continúa, la vaca recibe una descarga eléctrica de 250 milivatios. Los límites se trazan mediante GPS y existen únicamente como una línea en una computadora. No hay cables ni transmisores fijos. El ganado tardó menos de una hora en aprender a retroceder al oír el sonido de advertencia. Los científicos indicaron que las unidades comerciales tardarían hasta 10 años en estar disponibles. ^{[ 36 ]}

Otro tipo de cerca invisible utiliza un cable enterrado que envía señales de radio para activar collares eléctricos que llevan los animales que están dentro del área cercada. El sistema funciona con tres señales. La primera es visual (banderas de plástico blancas espaciadas a intervalos alrededor del perímetro del área cercada), la segunda es audible (el collar emite un sonido cuando el animal que lo lleva se acerca al cable enterrado) y, finalmente, hay una descarga eléctrica para indicar que han llegado a la cerca. ^{[ 37 ]}

Otras vallas invisibles son inalámbricas. En lugar de utilizar un cable enterrado, emiten una señal de radio desde una unidad central y se activan cuando el animal se aleja más allá de un cierto radio desde dicha unidad.