El bolígrafo con IA que puede detectar la enfermedad de Parkinson de forma temprana

El párkinson es una enfermedad neurodegenerativa que afecta, según datos de la Sociedad Española de Neurología (SEN), a unas 160.000 personas en España. Su detección temprana es fundamental para mejorar la calidad de vida de quienes lo padecen y a eso podrá ayudar el invento que un grupo de investigadores ha presentado a través de un estudio publicado en Nature. Se trata de un bolígrafo que puede detectar los movimientos característicos que tienen las personas con párkinson a la hora de escribir.

El dispositivo utiliza una punta magnética flexible y tinta ferromagnética que transforman el movimiento en fluctuaciones de campo magnético, aprovechando el denominado efecto magneto elástico. Esto es un fenómeno físico por el cual un material magnético blando cambia su estado magnético cuando se deforma mecánicamente y viceversa: sufre una deformación cuando se aplica un campo magnético Ese flujo magnético genera una corriente eléctrica en una bobina conductora integrada en el cuerpo del bolígrafo.

En un estudio piloto reducido, con 16 participantes, el bolígrafo registró con precisión las señales que proporciona la escritura a mano y un análisis asistido por red neuronal convolucional unidimensional distinguió con éxito a los pacientes con párkinson con una precisión del 96,22 %.

Dado que el dispositivo puede detectar movimientos pequeños y de alta frecuencia, es ideal para analizar los temblores de la mano, explica Gary Chen, autor principal del estudio y doctorando en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA). La mayoría de los autores pertenecen al grupo de bioingeniería que dirige Jun Chen e investiga desde hace cinco años las aplicaciones del efecto magneto elástico.

'Lo vemos como una tecnología muy prometedora', afirma Gary Chen. Sin embargo, reconoce que el estudio actual presenta limitaciones importantes. Principalmente que es necesario realizar estudios más amplios y con una muestra más diversa.

Además de confirmar estos resultados preliminares, futuras investigaciones podrían determinar si el bolígrafo puede distinguir el párkinson de otras enfermedades que también presentan temblores en quienes las padecen o si es capaz de identificar diferentes etapas del propio párkinson.

Cómo funciona el bolígrafo

La punta del bolígrafo está compuesta por pequeños imanes de neodimio mezclados con Ecoflex, una silicona flexible usada habitualmente en prótesis y efectos especiales. En el interior del bolígrafo hay un depósito de tinta ferromagnética rodeado por un cilindro que contiene una bobina de hilo conductor.

Cuando el usuario dibuja o escribe, las deformaciones de la punta modifican el campo magnético y el movimiento de la tinta hace que el bolígrafo sea sensible a aceleraciones tanto sobre una superficie como en el aire. Las diminutas fluctuaciones magnéticas inducen una corriente en la bobina y son estos cambios, no lo escrito en papel, los que se analizaron mediante algoritmos.

Los participantes realizaron varias tareas, como dibujar o escribir letras. Con los datos se emplearon distintos modelos de aprendizaje automático, siendo el más preciso una red neuronal convolucional unidimensional, que fue el que alcanzó un acierto superior al 96 % identificando a los pacientes con párkinson. Durante las pruebas, las variaciones de corriente eran a veces inferiores a un microamperio.

Un estudio publicado a principios de este año estima que hay unos 12 millones de personas con párkinson en todo el mundo, una cifra que podría duplicarse en 2050.

Chen insiste en la importancia de realizar estudios a mayor escala para evaluar la utilidad del dispositivo: 'Reconocer esa necesidad no debilita el potencial de esta tecnología —dice—, aunque podrían pasar muchos años, o incluso décadas, hasta que esté disponible de forma generalizada'.