Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un implante cerebral flexible y extremadamente delgado que puede realizar tres funciones al mismo tiempo: registrar la actividad neuronal, estimular distintas zonas del cerebro y administrar sustancias directamente en puntos específicos.
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| Implante cerebral ultrafino capaz de registrar señales, estimular neuronas y administrar fármacos |
El dispositivo, conocido como mAxialtrode, tiene un diámetro inferior a medio milímetro y fue probado con éxito en ratones. Aunque todavía se encuentra en fase experimental, la tecnología podría abrir nuevas posibilidades para estudiar el funcionamiento del cerebro y, a largo plazo, investigar tratamientos para enfermedades neurológicas como la epilepsia.
Un solo implante para tres funciones
El desarrollo fue realizado por investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), la Universidad de Copenhague, University College London y otras instituciones.
La principal característica del mAxialtrode es que reúne en una sola fibra varias tecnologías que normalmente requieren dispositivos independientes. Su estructura permite registrar señales eléctricas del cerebro, utilizar luz para estimular células nerviosas y transportar líquidos para administrar sustancias.
Esto podría facilitar los experimentos en los que es necesario estudiar simultáneamente diferentes regiones o capas cerebrales, sin tener que colocar varios implantes.
¿Cómo funciona este implante cerebral?
El dispositivo comienza como una estructura de polímero de mayor tamaño que posteriormente se calienta y estira hasta convertirse en una fibra extremadamente fina.
En el centro se encuentra un núcleo capaz de transportar luz. A su alrededor hay ocho canales microscópicos que pueden utilizarse para transportar líquidos. La estructura también puede incorporar diminutos conductores metálicos destinados a registrar la actividad eléctrica de las neuronas.
El resultado es una fibra de menos de 0,5 milímetros de diámetro, suficientemente flexible para acompañar los pequeños movimientos del tejido cerebral.
¿Por qué es importante que sea flexible?
Uno de los desafíos de los implantes cerebrales es la diferencia de rigidez entre los dispositivos electrónicos y el tejido que los rodea.
Los materiales rígidos pueden provocar irritación y respuestas inflamatorias cuando permanecen durante largos periodos dentro del cerebro. Por eso, los investigadores buscan estructuras más pequeñas y flexibles que puedan interactuar con el tejido causando el menor daño posible.
El mAxialtrode utiliza fibras ópticas blandas y una punta especialmente diseñada para reducir el tamaño de la zona necesaria para introducirlo.
Una diferencia frente a las fibras ópticas convencionales
Las fibras ópticas ya se utilizan ampliamente en investigación cerebral, especialmente en técnicas como la optogenética, que permite activar determinadas células nerviosas mediante luz.
Sin embargo, una fibra óptica convencional suele interactuar con el tejido principalmente desde su extremo. Esto limita la posibilidad de estimular o registrar diferentes zonas a lo largo de su recorrido.
El nuevo diseño busca solucionar precisamente esa limitación. Al incorporar varios canales y puntos funcionales dentro de una única fibra, los investigadores pueden trabajar con diferentes profundidades del cerebro.
El implante fue probado en ratones
Los investigadores llevaron el experimento más allá del laboratorio y probaron el dispositivo en ratones vivos.
Durante las pruebas, el implante permitió estimular células nerviosas mediante luz azul y roja y, al mismo tiempo, registrar actividad eléctrica en regiones situadas a diferentes profundidades, entre ellas la corteza cerebral y el hipocampo.
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Investigadores prueban el mAxialtrode para estimular y registrar la
actividad cerebral en ratones |
También fue posible administrar distintas sustancias mediante los canales microscópicos del dispositivo. Algunos puntos de administración estaban separados por casi tres milímetros, demostrando que una única fibra puede trabajar en diferentes zonas del cerebro.
¿Podría utilizarse para estudiar la epilepsia?
Una de las aplicaciones que más interés despierta es la investigación de la epilepsia. Esta enfermedad está relacionada con alteraciones en la actividad eléctrica de grupos de neuronas, por lo que poder registrar y estimular diferentes regiones del cerebro puede ayudar a comprender mejor cómo se originan y se propagan determinadas señales.
El dispositivo también podría ser útil para investigar procesos relacionados con la memoria, la toma de decisiones y la comunicación entre distintas estructuras cerebrales.
Sin embargo, es importante aclarar que el mAxialtrode todavía no es un tratamiento médico aprobado. Los resultados obtenidos corresponden a experimentos realizados en animales y todavía serían necesarios numerosos estudios antes de considerar su utilización en personas.
Una tecnología que todavía está en fase experimental
La combinación de registro neuronal, estimulación y administración localizada de sustancias en una sola fibra representa un avance interesante para la investigación del cerebro.
El equipo trabaja actualmente en el desarrollo de la tecnología y en su protección mediante una patente. También estudia los requisitos necesarios para avanzar hacia futuras pruebas clínicas.
Por ahora, el mayor valor del mAxialtrode está en ofrecer a los científicos una herramienta más versátil para medir, estimular y modificar la actividad cerebral en diferentes profundidades utilizando un único implante ultrafino.
El nuevo implante cerebral demuestra hasta dónde puede llegar la miniaturización de la tecnología aplicada a la neurociencia. Una fibra de menos de medio milímetro puede combinar canales para administrar sustancias, sistemas ópticos para estimular neuronas y conductores para registrar señales eléctricas.
Los resultados en ratones son prometedores, pero todavía queda un largo camino antes de saber si esta tecnología podrá utilizarse de forma segura en pacientes. Por ahora, el mAxialtrode representa principalmente una nueva herramienta para estudiar el cerebro con mayor precisión y menos dispositivos.