Los animales de control remoto son animales que son controlados de forma remota por humanos. Algunas aplicaciones requieren que se implanten electrodos en el sistema nervioso del animal conectados a un receptor que generalmente se lleva en la espalda del animal. Los animales se controlan mediante el uso de señales de radio. Los electrodos no mueven al animal directamente, como si controlaran un robot; en cambio, señalan una dirección o acción deseada por el operador humano y luego estimulan los centros de recompensa del animal si el animal cumple. A veces se los llama bio-robots o robo-animales . Pueden considerarse cíborgs, ya que combinan dispositivos electrónicos con una forma de vida orgánica y, por lo tanto, a veces también se los llama animales cíborg o insectos cíborg .
Debido a la cirugía que requiere y a los problemas morales y éticos que conlleva, ha habido críticas dirigidas al uso de animales de control remoto, especialmente en lo que respecta al bienestar y los derechos de los animales , especialmente cuando se utilizan animales complejos relativamente inteligentes. Las aplicaciones no invasivas pueden incluir la estimulación del cerebro con ultrasonidos para controlar al animal. Algunas aplicaciones (utilizadas principalmente para perros) utilizan vibraciones o sonido para controlar los movimientos de los animales.
Se han controlado con éxito a distancia varias especies de animales, entre ellas polillas , [1] [2] escarabajos , [3] cucarachas , [4] [5] [6] ratas , [7] tiburones cazón , [8] ratones [9] y palomas . [9]
Los animales controlados a distancia pueden ser dirigidos y utilizados como animales de trabajo para operaciones de búsqueda y rescate , reconocimiento encubierto, recopilación de datos en áreas peligrosas o varios otros usos.
Varios estudios han examinado el control remoto de ratas utilizando microelectrodos implantados en sus cerebros y que se basan en la estimulación del centro de recompensa de la rata. 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 prosencéfalo medial , que está involucrado en el proceso de recompensa de la rata. Este tercer electrodo se utiliza para dar un estímulo eléctrico de recompensa al cerebro cuando la rata hace 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 conjunto de bigotes correspondiente, como si hubiera entrado en contacto con un obstáculo. Si la rata realiza la respuesta correcta, el operador la recompensa estimulando el tercer electrodo. [7]
En 2002, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Nueva York controló a distancia ratas desde un ordenador 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, se desplazaran por montones de escombros y saltaran desde distintas alturas. Incluso se les podía ordenar que entraran en zonas muy iluminadas, que las ratas suelen evitar. Se ha sugerido que las ratas podrían utilizarse para llevar cámaras a las personas atrapadas en zonas de desastre. [7] [10] [11]
En 2013, los investigadores informaron sobre el desarrollo de un sistema de radiotelemetría para controlar de forma remota ratas que deambulan libremente con un alcance de 200 m. La mochila que lleva la rata incluye la placa base y un transmisor-receptor FM , que puede generar pulsos de microcorriente bifásicos. Todos los componentes del sistema están disponibles comercialmente y están fabricados a partir de dispositivos de montaje superficial para reducir el tamaño (25 x 15 x 2 mm) y el peso (10 g con batería). [12]
Se han planteado dudas sobre la ética de tales estudios. Incluso uno de los pioneros en este campo de estudio, Sanjiv Talwar, dijo: "Tendrá que haber un amplio debate para ver si esto es aceptable o no" y "Hay algunas cuestiones éticas aquí que no puedo negar". [13] En otro lugar se le cita diciendo: "La idea suena un poco espeluznante". [7] Algunos se oponen a la idea de poner a criaturas vivas bajo el mando humano directo. "Es espantoso, y otro ejemplo más de cómo la especie humana instrumentaliza a otras especies", dice Gill Langley de la Fundación Dr Hadwen con sede en Hertfordshire (Reino Unido), que financia alternativas a la investigación basada en animales. [7] Gary Francione, un experto en derecho de bienestar animal en la Facultad de Derecho de la Universidad Rutgers , dice que "el animal ya no funciona como un animal", ya que la rata está operando bajo el control de alguien. [7] Y la cuestión va más allá de si los estímulos obligan o recompensan a la rata a actuar. "La implantación de estos electrodos debe generar un cierto grado de incomodidad", afirma, y puede resultar difícil justificarlo. Talwar afirmó que la "inteligencia innata" del animal puede impedirle realizar algunas órdenes, pero con suficiente estimulación, a veces se puede superar esta vacilación, pero en ocasiones no. [14]
Los investigadores de la Universidad de Harvard han creado una interfaz cerebro-cerebro (BBI) entre un humano y una rata Sprague-Dawley . Con sólo pensar el pensamiento adecuado, la BBI permite al humano controlar la cola de la rata. El humano lleva una interfaz cerebro-ordenador (BCI) basada en EEG , mientras que la rata anestesiada está equipada con una interfaz ordenador-cerebro (CBI) de ultrasonidos focalizados (FUS). FUS es una tecnología que permite a los investigadores excitar una región específica de neuronas en el cerebro de la rata utilizando una señal de ultrasonidos (frecuencia de ultrasonidos de 350 kHz, duración de ráfaga de tono de 0,5 ms, frecuencia de repetición de pulsos de 1 kHz, dada por 300 ms de duración). La principal ventaja de FUS es que, a diferencia de la mayoría de las técnicas de estimulación cerebral, no es invasiva. Cada vez que el humano observa un patrón específico (parpadeo de luz estroboscópica) en una pantalla de computadora, la BCI comunica un comando a la CBI de la rata, que hace que se envíen ultrasonidos a la región de la corteza motora de la rata responsable del movimiento de la cola. Los investigadores informan que la BCI humana tiene una precisión del 94% y que generalmente transcurren alrededor de 1,5 s desde que el humano mira la pantalla hasta que la cola de la rata se mueve. [15] [16]
Otro sistema que controla ratas de forma no invasiva utiliza estimuladores ultrasónicos , epidérmicos y fotoestimuladores LED en la espalda. El sistema recibe comandos para enviar estimulaciones eléctricas específicas a los sentidos de la audición, el dolor y la vista de la rata respectivamente. Los tres estímulos funcionan en grupos para la navegación de la rata. [17]
Otros investigadores han prescindido del control remoto humano de ratas y en su lugar utilizan un algoritmo de red neuronal de regresión general para analizar y modelar el control de las operaciones humanas. [18]
Los perros se utilizan a menudo en operaciones de socorro en casos de catástrofe, en escenas de crímenes y en el campo de batalla, pero no siempre les resulta fácil escuchar las órdenes de sus adiestradores. Se puede instalar en los perros un módulo de mando que contiene un microprocesador , una radio inalámbrica, un receptor GPS y un sistema de referencia de actitud y rumbo (esencialmente un giroscopio ). El módulo de mando envía comandos de vibración o sonido (emitidos por el adiestrador a través de la radio) al perro para guiarlo en una determinada dirección o para realizar determinadas 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 ratones en 2005. [9]
En 1967, Franz Huber fue pionero en la estimulación eléctrica del cerebro de los insectos y demostró que la estimulación del cuerpo en forma de hongo provoca comportamientos complejos, incluida la inhibición de la locomoción. [19]
La empresa estadounidense Backyard Brains lanzó el "RoboRoach", un kit de cucaracha de control remoto al que se refieren como "El primer cíborg disponible comercialmente del mundo". El proyecto comenzó como un proyecto de diseño de último año de ingeniería biomédica de la Universidad de Michigan en 2010 [20] y se lanzó como un 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 crowdsourcing 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 habilitado con bluetooth como controlador. El RoboRoach fue el primer kit disponible para el público en 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.
Otro grupo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte ha desarrollado una cucaracha controlada a distancia. Los investigadores de la NCSU han programado una ruta que las cucarachas deben seguir mientras rastrean su ubicación con una Xbox Kinect . El sistema ajusta automáticamente los movimientos de la cucaracha para asegurarse de que se mantenga en la ruta prescrita. [26]
En 2022, investigadores dirigidos por científicos de RIKEN informaron sobre el desarrollo de cucarachas cíborg controladas a distancia que funcionan si se las mueve (o se las mueve) hacia la luz del sol para recargarse. Podrían usarse, por ejemplo, para inspeccionar áreas peligrosas o para encontrar rápidamente a humanos debajo de escombros de difícil acceso en lugares de desastre . [27] [6]
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En 2009, se logró controlar a distancia 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 significaba que solo Mecynorrhina era lo suficientemente fuerte como para volar libremente bajo control por radio. Una serie específica de pulsos enviados a los lóbulos ópticos del insecto lo incitaban a emprender el vuelo. La duración media de los vuelos era de solo 45 segundos, aunque uno duró más de 30 minutos. Un solo pulso hacía que el escarabajo volviera a aterrizar. La estimulación de los músculos basilares 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 pudieron afinar la dirección del escarabajo en vuelo modificando el tren de pulsos aplicado al músculo que pliega las alas. [30] [31] Recientemente, científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur , han demostrado un giro gradual y una marcha hacia atrás en un pequeño escarabajo oscuro (Zophobas morio), que mide entre 2 cm y 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, células solares y piezoeléctricos actualmente disponibles que recolectan energía del movimiento no pueden proporcionar suficiente energía para hacer funcionar los electrodos y transmisores de radio durante mucho tiempo. [3] [33]
En los trabajos realizados con Drosophila se ha prescindido de electrodos estimulantes y se ha desarrollado un sistema de control remoto de tres partes que evoca potenciales de acción en neuronas predefinidas de Drosophila mediante un rayo láser . El componente central del sistema de control remoto es un canal iónico controlado por ligando controlado por ATP. Cuando se aplica ATP, se induce la absorción de calcio externo y se generan potenciales de acción . Las dos partes restantes del sistema de control remoto incluyen ATP enjaulado 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 de los insectos consta de un par de grandes interneuronas en el cerebro que pueden excitar los músculos del vuelo y del salto de los insectos. Un pulso de luz láser de 200 ms provocó saltos, aleteos u otros movimientos de vuelo en el 60%–80% de las moscas. Aunque esta frecuencia es inferior a la observada con la estimulación eléctrica directa del sistema de fibras gigantes, es superior a la provocada por estímulos naturales, como un estímulo de luz apagada. [19]
Los tiburones mielga han sido controlados de forma remota implantando electrodos en lo profundo del cerebro del tiburón a un dispositivo de control remoto fuera del tanque. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del cable, estimula el sentido del olfato del tiburón y el animal gira, tal como lo haría hacia la sangre en el océano. Las señales eléctricas más fuertes, que imitan olores más fuertes, hacen que el tiburón gire más bruscamente. 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 buscar aguas hostiles con sensores que detecten explosivos o cámaras que graben 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 de control remoto admiten que no están seguros exactamente de qué neuronas están estimulando y, por lo tanto, no siempre pueden controlar la dirección del tiburón de manera confiable. Los tiburones solo responden después de un cierto entrenamiento, y algunos tiburones no responden en absoluto. La investigación ha provocado protestas de blogueros que aluden a humanos controlados a distancia o películas de terror que presentan tiburones cyborg maníacos en un frenesí alimentario. [8]
Una técnica alternativa era utilizar pequeños dispositivos adheridos a las narices de los tiburones que liberaban jugo de calamar a demanda. [10]
Investigadores surcoreanos han controlado de forma remota los movimientos de una tortuga utilizando un sistema de dirección completamente no invasivo. Se hizo que las tortugas de orejas rojas ( Trachemys scripta elegans ) siguieran un camino específico manipulando el comportamiento natural de evitación de obstáculos de las tortugas. Si estas tortugas detectan que algo está bloqueando su camino en una dirección, se mueven para evitarlo. Los investigadores colocaron un medio cilindro negro en la tortuga. La "visera" se colocó alrededor del extremo trasero de la tortuga, pero se giró utilizando 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 necesitaba evitar en ese lado y, por lo tanto, la animó a moverse en la otra dirección. [10]
Algunos animales han tenido partes de sus cuerpos controladas de forma remota, en lugar de sus cuerpos enteros. Investigadores en China estimularon el mesencéfalo de geckos ( G. gecko ) a través de microelectrodos de acero inoxidable y observaron las respuestas del geco durante la estimulación. Las respuestas de locomoción, como la flexión de la columna y los movimientos de las extremidades, se pudieron obtener en diferentes profundidades del mesencéfalo. La estimulación del área gris periacueductal provocó la flexión de la columna ipsilateral, mientras que la estimulación del área tegmental ventral provocó la flexión de la columna 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 de forma remota y hacerla volar hacia la derecha o la izquierda, hacia arriba o hacia abajo. [9]
Se considera que los animales teledirigidos tienen varios usos potenciales, ya que reemplazan la necesidad de los humanos en algunas situaciones peligrosas. Su aplicación se amplía aún más si están equipados con dispositivos electrónicos adicionales. Se ha propuesto que pequeñas criaturas equipadas con cámaras y otros sensores podrían ser útiles para buscar supervivientes después de que se derrumbara un edificio, como las cucarachas o las ratas, que son lo suficientemente pequeñas y maniobrables como para pasar por debajo de los escombros. [5] [7]
Se han sugerido varios usos militares de animales controlados a distancia, particularmente en el área de vigilancia. [7] [8] Los tiburones perro controlados a distancia se han comparado con los estudios sobre el uso de delfines militares . [8] También se ha propuesto que las ratas controladas a distancia podrían usarse para limpiar minas terrestres. [7] Otros campos de aplicación sugeridos incluyen el control de plagas, el mapeo de áreas subterráneas y el estudio del comportamiento animal. [7] [8]
El desarrollo de robots capaces de realizar las mismas acciones que los animales controlados suele ser tecnológicamente difícil y de coste prohibitivo. [7] Es muy difícil reproducir el vuelo con una carga útil y una duración de vuelo aceptables. El aprovechamiento de los insectos y el uso de su capacidad natural para volar permiten mejoras significativas en el rendimiento. [33] Por tanto, la disponibilidad de "sustitutos orgánicos económicos" permite el desarrollo de robots pequeños y controlables que de otro modo no estarían disponibles en la actualidad. [7]
Algunos animales son controlados remotamente, pero en lugar de ordenarles que se muevan hacia la izquierda o la derecha, se les impide avanzar o se modifica su comportamiento de otras maneras.
Los collares de choque aplican descargas eléctricas de intensidad y duración variables en el cuello u otra zona del cuerpo del perro a través de un dispositivo electrónico controlado por radio incorporado al collar. Algunos modelos de collares también incluyen un ajuste de tono o vibración, como alternativa a la descarga o en combinación con ella. Los collares de choque están ahora disponibles y se han utilizado en una variedad de aplicaciones, incluida la modificación del comportamiento, el entrenamiento de obediencia y la contención de mascotas, así como en el entrenamiento militar, policial y de servicio. Si bien existen sistemas similares para otros animales, los más comunes son los collares diseñados para perros domésticos.
El uso de collares de choque es controvertido y la evidencia científica sobre su seguridad y eficacia es mixta. [ cita requerida ] Algunos países han promulgado prohibiciones o controles sobre su uso. Algunas organizaciones de protección animal advierten contra su uso o apoyan activamente la prohibición de su uso o venta. [ cita requerida ] Algunos quieren que se impongan restricciones a su venta. Algunos adiestradores profesionales de perros y sus organizaciones se oponen a su uso y otros los apoyan. El apoyo a su uso o los pedidos de prohibición por parte del público en general son mixtos.
En 2007, se informó de que los 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 ruido de advertencia. Si continúa, la vaca recibe una descarga eléctrica de 250 milivatios. Los límites se dibujan mediante GPS y existen solo como una línea en una computadora. No hay cables ni transmisores fijos en absoluto. El ganado tardó menos de una hora en aprender a retroceder cuando escuchó el ruido de advertencia. Los científicos indicaron que las granjas comerciales estaban a hasta 10 años de distancia. [36]
Otro tipo de cerca invisible utiliza un cable enterrado que envía señales de radio para activar los collares de descargas eléctricas que llevan los animales que están "cercados". El sistema funciona con tres señales: la primera es visual (banderas de plástico blancas espaciadas a intervalos alrededor del perímetro de la zona cercada), la segunda es audible (el collar emite un sonido cuando el animal que lo lleva se acerca al cable enterrado) y, por último, 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 desplaza más allá de un cierto radio desde la unidad.
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