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1 de Marzo de 2015
Tecnología

Un microscopio para el movimiento

Una nueva técnica revela cambios minúsculos en objetos y personas que aparentemente se hallan inmóviles.

SEAN McCABE

En síntesis

Aun cuando parecen hallarse quietos, los objetos y las personas se mueven de manera imperceptible. Estos movimientos pueden ser tan pequeños, y tan importantes, como la respiración de un bebé.

Mediante la amplificación de los cambios de color que se producen de un momento al siguiente en los píxeles de un vídeo, se ha creado un «microscopio del movimiento» que hace visibles tales fenómenos.

Los movimientos aumentados pueden mostrar indicadores vitales de la salud, como alteraciones en el flujo sanguíneo, o vibraciones anómalas en la maquinaria pesada.

En los siglos XVI y XVII, los primeros microscopios transformaron láminas de vidrio que parecían totalmente transparentes en un universo que bullía de bacterias, células, granos de polen e intrincadas estructuras cristalinas. Eran los primeros aparatos que permitían demostrar a la gente la presencia de células en una gota de sangre. Desde entonces, los microscopios han abierto otros mundos invisibles a los científicos, que han podido adentrarse en las células o descender hasta la escala atómica.

Creemos que un nuevo microscopio está a punto de desvelar otro mundo fascinante y dinámico en el que se producen cambios ínfimos de color que el ojo no alcanza a captar. El rostro de una persona enrojece y palidece, alternativamente, por el pulso de la sangre; en las grúas de construcción, el viento puede provocar un balanceo casi imperceptible, y la respiración de un bebé a menudo es demasiado débil para apreciarse. Tales movimientos llegan a ser inimaginablemente pequeños, pero su importancia se antoja grande. Pueden indicar el estado de nuestra salud o poner de manifiesto vibraciones en una máquina esencial que está a punto de fallar. Con nuestros colaboradores hemos desarrollado lo que llamamos un «microscopio del movimiento», una herramienta que combina una cámara de vídeo con un algoritmo de cálculo especializado. Juntos amplifican las vibraciones de personas y objetos que, a simple vista, parecen hallarse en absoluto reposo.

Calculando el color
Nuestro microscopio del movimiento fue descubierto de manera fortuita. Habíamos estado trabajando en un proyecto de vídeo para evaluar cambios minúsculos de color, demasiado pequeños para verlos a simple vista. En 2010, Ming-Zher Poh, Daniel McDuff y Rosalind W. Picard, del Laboratorio de Medios del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), habían demostrado que podían medir el pulso con una cámara de video, al detectar las variaciones ínfimas de color causadas por la sangre que circula por el rostro con cada latido del corazón. (Han convertido la técnica en una aplicación móvil llamada Cardiio para leer la frecuencia cardíaca.) Nosotros considerábamos que los cálculos eran enrevesados y más complejos de lo necesario, pues involucraban álgebra lineal avanzada, por lo que empezamos a buscar un modo de simplificar el proceso.

La principal dificultad radica en que el flujo sanguíneo origina una ínfima variación de color en cualquier píxel individual: tan solo un 0,2 por ciento en el transcurso de un latido. Por desgracia, los sensores de la cámara no recogen valores exactos y siempre contienen ruido aleatorio, normalmente superior al 0,2 por ciento. Estas interferencias eclipsan en gran medida los cambios en el tono de la piel.

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