Investigadores de la Universidad de Tsukuba, en Japón, han desarrollado un método innovador que permite manipular las escalas musicales de los cantos de las cigarras mediante estimulación eléctrica de los músculos. Este avance, que ha dado lugar a un altavoz híbrido biológico-electrónico, utiliza cicadas vivas controladas con precisión a través de voltajes específicos para producir frecuencias sonoras variables.
Los sistemas híbridos insecto-computadora han captado la atención de la comunidad científica debido a su movilidad, durabilidad y eficiencia energética. Los biobots insecto (insectos cibernéticos) se han considerado para aplicaciones que van desde la respuesta a desastres hasta la agricultura y la vigilancia. Se han propuesto sensores integrados para permitir la navegación en entornos confinados o inestables, como un escarabajo-bot que busca en los estrechos espacios de un edificio colapsado en busca de supervivientes, o diseños de abejas robóticas que monitorean la calidad del aire y los patrones de polinización.
Un área menos explorada de los biobots insecto es su función como transmisores de señales, lo que plantea la cuestión de si estos insectos pueden actuar como verdaderos comunicadores.
Estudio sobre la manipulación de los cantos de las cicadas
En un estudio titulado «Insect-Computer Hybrid Speaker: Speaker using Chirp of the Cicada Controlled by Electrical Muscle Stimulation», publicado como preimpresión en arXiv el 23 de abril de 2025, los investigadores diseñaron una interfaz experimental para investigar si el tono de los cantos de los insectos podría ser manipulado a través de la estimulación eléctrica de los músculos.
Se capturaron siete cicadas de la especie Graptopsaltria nigrofuscata en Tsukuba, Japón. Se seleccionaron machos debido a su mayor tamaño corporal y a la ausencia de grandes músculos u órganos internos cerca de la región del timbal, los músculos responsables de producir los cantos al vibrar las placas tímbricas en la cavidad abdominal.
Se insertaron electrodos en el abdomen de cada cicada a través de la parte posterior para estimular los músculos tímbales. Cada electrodo estaba conectado a un circuito que entregaba señales eléctricas de onda cuadrada que oscilaban entre A0 y C4 (27.500 Hz a 261.626 Hz). Un micrófono (SONY ECM-CG601), situado a un centímetro de la cicada, grabó el sonido producido durante la estimulación. Las alas se fijaron para mantener una distancia de grabación constante. El voltaje se incrementó gradualmente de 0V a 1V por frecuencia hasta que se iniciara o cesara el canto.
Se realizaron pruebas de reproducción de frases musicales, incluyendo «Canon» de Pachelbel, para evaluar cómo los cantos de las cicadas podían seguir escalas musicales estructuradas. La capacidad de producción de sonido varió entre los especímenes; por ejemplo, solo una cicada consiguió emitir un sonido en el tono A2, mientras que dos lograron el C#3.
Los cantos generados a través de la estimulación eléctrica se clasificaron en cuatro tipos de formas de onda: Onda de Frecuencia Correcta (CFW), Onda de Frecuencia Media (HFW), Onda de Doble Frecuencia (DFW) y Onda de Frecuencia Irregular (IFW). Las CFW fueron las más consistentemente producidas en los intervalos de tono probados, correlacionándose con un rango de voltaje de A0 a F#3. Se observaron patrones secuenciales de forma de onda a medida que aumentaba el voltaje: primero HFW, luego CFW y, finalmente, DFW. En intervalos de tono bajos, no se produjeron HFW, mientras que en intervalos altos se ausentaron las DFW. La frecuencia media máxima alcanzada entre los especímenes correspondió al tono C#3.
Las cicadas, cuando se someten a una estimulación eléctrica controlada, demostraron su potencial como dispositivos biológicos de sonido de bajo consumo energético. Esta capacidad sugiere un papel para los sistemas híbridos insecto-computadora en escenarios de comunicación de emergencia, particularmente en entornos donde el equipo de audio convencional o la robótica pueden verse limitados por las demandas energéticas o por terrenos de difícil acceso. La eficiencia energética y la agilidad se citan como ventajas potenciales para su implementación en el mundo real.
