Los investigadores han creado un implante neuronal delgado y transparente que puede monitorear la actividad en la superficie del cerebro pero también dar cuenta de funciones a un nivel más profundo. La esperanza es que conduzca a una interfaz cerebro-computadora precisa pero menos invasiva.
Mientras que los implantes que permiten a las computadoras leer la actividad que tiene lugar en el cerebro son avanzando a un ritmo constante, existe un enigma fundamental en este campo. Los implantes que leen la actividad en lo profundo de nuestra materia gris consisten en sondas que pueden causar problemas como inflamación y cicatrices, y las señales que proporcionan pueden degradarse con el tiempo. Los implantes que se colocan en la superficie del cerebro no tienen tales problemas, pero no pueden dar a los científicos una lectura de nada más que las señales que se deslizan por la superficie del cerebro.
Ahora, investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) han dado un paso que aborda este problema. Crearon una película de polímero súper delgada que consta de dos capas de alambres de grafeno transparentes intercalados alrededor de una capa de ácido nítrico. Después de colocar la película transparente en los cerebros de ratones transgénicos, el equipo pudo leer las señales superficiales de los cerebros de los roedores. El verdadero avance, sin embargo, se produce porque la película es transparente. Esto permitió a los investigadores disparar láseres a través de él simultáneamente y utilizar un microscopio de dos fotones para obtener imágenes de picos de calcio de neuronas que estaban hasta 0,25 mm por debajo de la superficie. El calcio es un componente clave de la forma en que las neuronas se transmiten datos entre sí.
Luego, los investigadores pudieron entrenar un modelo de aprendizaje automático para establecer el vínculo entre la actividad de la superficie y la actividad del subsuelo, enseñándole de hecho a comprender lo que sucede en las profundidades del cerebro en función de lo que el sensor capta de las señales de la superficie.
«Estamos ampliando el alcance espacial de las grabaciones neuronales con esta tecnología», dijo el autor principal del estudio, Duygu Kuzum. «Aunque nuestro implante reside en la superficie del cerebro, su diseño va más allá de los límites de la detección física, ya que puede inferir la actividad neuronal desde capas más profundas».
Los investigadores también señalan que actualmente, para observar la actividad del calcio dentro del cerebro, los científicos necesitan fijar la cabeza de un sujeto bajo un microscopio en procedimientos que pueden durar hasta dos horas como máximo. El nuevo implante de UCSD no tiene esta limitación.
«Dado que las grabaciones eléctricas no tienen estas limitaciones, nuestra tecnología hace posible realizar experimentos de mayor duración en los que el sujeto es libre de moverse y realizar tareas conductuales complejas», dijo el coautor del estudio, Mehrdad Ramezani. «Esto puede proporcionar una comprensión más completa de la actividad neuronal en escenarios dinámicos del mundo real».
A continuación, los investigadores probarán su implante en otros modelos animales con miras a eventuales ensayos en humanos. También compartieron sus hallazgos con otros laboratorios de EE. UU. y Europa con la esperanza de acelerar el desarrollo de la tecnología.
«Esta tecnología se puede utilizar para muchas investigaciones diferentes de neurociencia fundamental, y estamos ansiosos por hacer nuestra parte para acelerar el progreso hacia una mejor comprensión del cerebro humano», dijo Kuzum.
La investigación ha sido publicada en la revista Tecnología de la naturaleza.
Fuente: UC San Diego a través de EurekAlert
