La historia del ultrasonido: de los murciélagos a las ranas y de los nazis a la estimulación cerebral moderna

Los sonidos pueden tener efectos poderosos. La música puede disminuir la presión arterial, alterar las emociones e incluso tratar enfermedades como la epilepsia . Aún más, los sonidos pueden tener efectos terapéuticos, incluso si no podemos escucharlos.

Durante los últimos 100 años, los científicos han explorado la posibilidad de usar ultrasonido (sonido fuera del rango del oído humano) para todo, desde la estimulación cerebral hasta la regeneración celular. Esta técnica, llamada «biomodulación ultrasónica», ha mostrado potencial en el tratamiento de una variedad de enfermedades psiquiátricas, incluido el trastorno obsesivo-compulsivo (o TOC) y la adicción.

Como la mayoría de los descubrimientos científicos, una serie de eventos interesantes ocurrieron antes de que los científicos descubrieran que podían usar el ultrasonido para estimular regiones específicas del cerebro. El primero involucró a un sacerdote católico y un búho volando contra una pared.

¿Por qué los murciélagos pueden volar y capturar presas en la oscuridad?

En la década de 1790, Lazzaro Spallanzani, biólogo, fisiólogo y sacerdote católico italiano, descubrió que la digestión es un proceso químico, demostró que la fertilización requiere tanto esperma como óvulo, y desacreditó la generación espontánea (la teoría de que los organismos vivos se generan a partir de materia inerte, que en 1859 refutó definitivamente Louis Pasteur).

Pero no alcanzó a desentrañar un «misterio»: las lechuzas comunes, que son cazadoras nocturnas, chocan contra las paredes y otros obstáculos cuando están en una habitación completamente oscura. Sin embargo, un murciélago vuela perfectamente bien por la misma habitación.

Al principio, Spallanzani sospechó que los murciélagos poseían habilidades únicas de visión nocturna. Sin embargo, los murciélagos aún podían navegar cuando les quitaba los ojos. Llegó a la conclusión de que los murciélagos deben navegar usando otros sentidos, pero no podía imaginar qué sentidos permitían que un murciélago «cegado» se comportara como si pudiera ver.

Después de enterarse del problema de los murciélagos de Spallanzani, su contemporáneo Louis Jurine, un médico y naturista suizo, propuso que los murciélagos navegaban por el sonido. Era una idea ridícula en ese momento, pero demostró que el vuelo de los murciélagos se interrumpió cuando les tapó los oídos con cera.

Spallanzani confirmó los hallazgos de Jurine, pero nunca identificó cómo los murciélagos podían navegar por el sonido. Sin embargo, su trabajo fue el primero en sugerir la existencia de un sonido fuera del alcance del oído humano: el ultrasonido.

Convertir el sonido en ultrasonido

Durante el próximo siglo, más científicos comenzaron a investigar el ultrasonido, pero fue un largo camino para usar el ultrasonido para la estimulación cerebral. Francis Galton, creador del concepto estadístico de «correlación» y fundador de la eugenesia, fue el primero en descubrir un uso práctico para el ultrasonido: un silbato para perros.

Según cuentan, caminaba por un zoológico, haciendo sonar el silbato y tomando nota de los animales que reaccionaban. Sin embargo, la mayoría de los científicos se centraron en las propiedades del ultrasonido a nivel teórico: ¿A través de qué material pueden pasar las ondas ultrasónicas? ¿Causa vibraciones? ¿Qué tan lejos puede viajar?

En general, el ultrasonido siguió siendo un campo de estudio relativamente especializado.

El mismo año que Galton inventó su silbato para perros, Pierre Curie (físico francés y esposo de Madame Marie Curie) descubrió que una pieza de cuarzo vibraba y emitía ultrasonidos cuando se colocaba en un campo eléctrico. Este descubrimiento finalmente permitió a los científicos crear ondas ultrasónicas en frecuencias específicas, pero aún así, nadie tenía idea de para qué podría usarse esa tecnología.

El trabajo de los biólogos matando ranas

Para 1917, dos eventos importantes habían creado un interés particular en la detección de objetos sumergidos: el Titanic y la Primera Guerra Mundial. Impulsado por este interés (y un desdén por los fascistas), el físico francés Paul Langevin comenzó a explorar la posibilidad de utilizar el cuarzo emisor de ultrasonidos de Pierre Curie para detectar submarinos alemanes.

Langevin fue un físico apasionado e interesante. Inventó un dispositivo de sonar (navegación y alcance por sonido), que le expuso a su colega estadounidense Robert Wood. Durante la demostración, Wood notó que los peces pequeños morían si nadaban hacia el haz de ondas sonoras. Naturalmente, Wood metió la mano en el rayo ultrasónico. Más tarde describió la experiencia:

Se sentía un dolor casi intolerable, que daba la impresión de que los huesos se estaban calentando.

En 1926, Wood compartió la experiencia con otro colega, Alfred Lee Loomis, y los dos científicos comenzaron a investigar el efecto que tienen las ondas de sonido en los sistemas biológicos, específicamente en las ranas.

Descubrieron que, cuando se les somete a ondas ultrasónicas de alta frecuencia, las ranas mueren como los peces. Wood sugirió que la causa de la muerte fue el calentamiento interno; sin embargo, se mostró escéptico.

En un intento por evitar los aumentos de temperatura, dejó caer hielo en el agua alrededor de las ranas. Aun así, las ranas siguieron muriendo.

Admitiendo que la investigación podría ser mejor realizada por un biólogo, Wood entregó el estudio a Edmund Harvey, un zoólogo estadounidense.

El nacimiento de la biomodulación ultrasónica

Harvey sospechó que el ultrasonido causaba vibraciones intensas, lo que alteraba la capacidad del tejido de la rana para generar y transmitir impulsos electroquímicos. Los dos tejidos más importantes que dependen de los impulsos electroquímicos son el corazón y el sistema nervioso.

Entonces, en lugar de usar organismos completos, Harvey enfocó las ondas ultrasónicas en el corazón y en la pierna de una rana. Estimulado por un ultrasonido intenso, el corazón se contrajo, la pierna pateó y nació la biomodulación ultrasónica, aunque la rana murió rápidamente.

Durante las próximas décadas, los «médicos» afirmaron que podían modificar la función biológica a través de la terapia ultrasónica. Esencialmente, la biomodulación ultrasónica se convirtió en «aceite de serpiente», tratando todo, desde el eccema hasta el cáncer y la disfunción eréctil.

No estar a la altura de las expectativas no fue lo único que silenció el auge de la biomodulación ultrasónica. También estaban los nazis. Solo una década después del descubrimiento de Harvey, comenzó la Segunda Guerra Mundial. Entre otras cosas, esto impidió que los científicos se comunicaran con colegas de otras naciones.

Sin embargo, después de la Segunda Guerra Mundial, hubo una oleada de publicaciones sobre los usos terapéuticos del ultrasonido, muchas de ellas en alemán.

Si bien estas publicaciones no describieron explícitamente cómo se hicieron estos descubrimientos, está claro que los científicos nazis realizaron una investigación considerable para probar el efecto de varias frecuencias ultrasónicas y su duración en el cuerpo humano, desde la interrupción de los estados mentales (como la inducción de ansiedad) hasta la interrupción de los estados físicos (como la parálisis del movimiento).

Estos hallazgos renovaron el interés en la biomodulación ultrasónica, ya que había una necesidad desesperada de nuevos métodos de estimulación cerebral. A fines del siglo XX, los investigadores identificaron métodos de uso de ultrasonido para diagnosticar y tratar muchos trastornos (incluidos el cáncer, la inflamación e incluso huesos rotos).

Ultrasonido y estimulación cerebral

Durante esa misma época, los neurocientíficos lograron avances significativos en el mapeo del cerebro, determinando qué regiones están vinculadas a comportamientos específicos. A medida que se entendió mejor el ultrasonido y se demostró que las terapias no causan daños permanentes, los científicos comenzaron a explorar la posibilidad de modificar el comportamiento dirigiéndose a regiones específicas del cerebro con ultrasonido.

Recientemente, los científicos han demostrado que la estimulación cerebral ultrasónica se puede utilizar para modular los comportamientos de los animales, lo que incluye mejorar el estado de ánimo y reducir la capacidad de tomar buenas decisiones .

Si bien es una nueva frontera de investigación, la biomodulación ultrasónica está mostrando un gran potencial terapéutico, particularmente en pacientes que experimentan problemas de salud mental.

Actualmente, los científicos están investigando el uso de esta tecnología para tratar el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), la depresión mayor y la adicción en ensayos clínicos.

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