Implantes inalámbricos gestionados por móviles controlan neuronas en el cerebro profundo

Implantes inalámbricos gestionados por móviles controlan neuronas en el cerebro profundo
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Una innovación desarrollada en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) ha permitido crear implantes cerebrales que pueden gestionarse a través de dispositivos móviles, además de soportar recargas inalámbricas que se realizan desde el exterior del cuerpo. Logran controlar neuronas en áreas profundas del cerebro mediante la luz.

De acuerdo a una nota de prensa, la nueva tecnología puede ayudar a descubrir y tratar trastornos psiquiátricos y enfermedades neurodegenerativas como la adicción, la depresión y el Parkinson. El estudio que sustenta este avance tecnológico fue publicado en la revista Nature Communications.

Además de las ventajas operativas mencionadas, un punto muy importante es que estos implantes permiten manipular los circuitos neuronales a largo plazo, sin que sea necesario efectuar cirugías de forma periódica para cambiar la batería del dispositivo, una de las grandes limitaciones de los sistemas actuales.

El nuevo implante inalámbrico está construido con polímeros ultra suaves y biocompatibles, que garantizan una adaptación adecuada a los tejidos a largo plazo. Incluye tecnología LED del tamaño de un grano de sal, montada a su vez en sondas ultradelgadas cuyo espesor no supera al de un cabello humano.

Optogenética y neuromodulación

Trabaja mediante un mecanismo optoelectrónico, un nexo entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos que permiten un funcionamiento relacionado directamente con la luz. Al mismo tiempo, el enfoque optogenético hace posible seleccionar las neuronas que tendrán la capacidad de ser sensibles a la luz para conseguir resultados concretos.

En estudios previos, los avances en optogenética han permitido, por ejemplo, reprogramar cerebros de roedores empleando únicamente pulsos de luz, logrando modificar comportamientos específicos.

La optogenética ha avanzado considerablemente en el último lustro. Ahora es capaz de manipular con gran precisión conjuntos previamente seleccionados de neuronas, que son elegidos en función de aspectos funcionales, anatómicos o genéticos.

Vale destacar que la optogenética no es “magia”: se sustenta en proteínas microbianas que son extraídas de algas con sensibilidad a la luz. Al insertarse en neuronas vivas, modifican el comportamiento celular de acuerdo a la presencia o la ausencia de luz.

En la nueva investigación, el propósito es manipular neuronas que puedan ayudar a tratar diferentes patologías neurodegenerativas y psicosociales.

Sin limitaciones

El dispositivo se puede operar en cualquier lugar y en cualquier momento para manipular circuitos neuronales, transformándose así en una herramienta muy versátil para investigar las funciones cerebrales. La máxima funcionalidad es adquirida gracias a la recarga y la gestión inalámbrica, que se basan en la actividad de un chip Bluetooth incorporado en el implante.

En las pruebas realizadas, los especialistas lograron controlar comportamientos específicos en roedores mediante la estimulación de luz en el cerebro, utilizando una aplicación en un teléfono inteligente. Concretamente, pudieron modificar hábitos generados por la cocaína, que había sido incorporada previamente en los ratones con fines experimentales.

Las modificaciones se logran a través de la neuromodulación con tecnología óptica de neuronas determinadas como objetivos específicos en áreas concretas del cerebro. Al aplicarse en la investigación y tratamiento de enfermedades en el ser humano, la nueva tecnología tendrá la ventaja de poder trabajar a largo plazo en estrategias de neuromodulación crónica, sin las interrupciones que suponen las cirugías de recambio energético.

Más allá del futuro de la optogenética en general, los expertos creen que la misma tecnología que han desarrollado se podrá aplicar a varios tipos de implantes, incluyendo estimuladores cerebrales profundos, marcapasos cardíacos y dispositivos gástricos.

Referencia

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Soft subdermal implant capable of wireless battery charging and programmable controls for applications in optogenetics. Choong Yeon Kim, Min Jeong Ku, Raza Qazi, Hong Jae Nam, Jong Woo Park, Kum Seok Nam, Shane Oh, Inho Kang, Jae-Hyung Jang, Wha Young Kim, Jeong-Hoon Kim, Jae-Woong Jeong. Nature Communications (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-20803-y

Foto: Ramón Salinero en Unsplash.