Controlan a distancia desde Estados Unidos un implante cerebral realizado en Corea del Sur

Investigadores surcoreanos han desarrollado un implante neuronal inalámbrico habilitado para Internet de las Cosas (IoT) que integra administración de fármacos, estimulación óptica, comunicación inalámbrica y control remoto basado en Internet en un único dispositivo miniaturizado. Con esa tecnología, un investigador de Chicago pudo controlar de forma remota un implante cerebral miniaturizado en Daejeon, Corea del Sur.

Un científico situado en Chicago pudo controlar en tiempo real un implante cerebral colocado en una rata en Corea del Sur, a más de 10.000 kilómetros de distancia. El experimento, desarrollado por investigadores del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) y de la Facultad de Medicina de la Universidad Yonsei, demuestra que un dispositivo neuronal inalámbrico puede pasar de ser una herramienta manejada a escasos metros del objetivo a convertirse en una plataforma conectada a internet.

El sistema integra en un único implante varias funciones que tradicionalmente requieren equipos externos: administración de fármacos, estimulación óptica de neuronas y comunicación inalámbrica. Su arquitectura combina un depósito de medicamentos reemplazable con una bomba electroquímica programable y una pequeña sonda equipada con microLED, capaz de iluminar poblaciones neuronales concretas.

Gestión a distancia desde un ordenador o un smartphone

La gran novedad no reside únicamente en que el dispositivo sea inalámbrico. Los investigadores han incorporado una conexión a Internet que permite enviar órdenes desde un ordenador o un teléfono móvil situado lejos del laboratorio. En la demostración intercontinental, las órdenes se emitieron desde Chicago, Estados Unidos, y activaron el implante instalado en Daejeon, Corea del Sur. El trabajo también midió la latencia de la comunicación y observó que el retraso se mantenía suficientemente bajo para permitir el control en tiempo real.

La tecnología busca resolver uno de los problemas habituales de los experimentos de neurociencia con animales. Los sistemas convencionales pueden obligar a mantener cables conectados al animal o a que un investigador permanezca cerca durante las pruebas. Esa presencia puede alterar el comportamiento y, por extensión, los resultados del experimento. Con el nuevo sistema, determinadas sesiones pueden ejecutarse de forma remota o programarse para funcionar automáticamente, mientras el animal se mueve con mayor libertad en su entorno.

Administración de fármacos

De acuerdo a una nota de prensa, otro elemento destacado es el diseño del sistema de administración de fármacos. Un cartucho puede retirarse y sustituirse o rellenarse sin realizar una nueva intervención quirúrgica. Además, incorpora una válvula unidireccional destinada a evitar el reflujo y la contaminación, mientras que la bomba permite ajustar el caudal y la dosis administrada.

Estas características están pensadas para facilitar experimentos repetidos y de larga duración, según explican los científicos en un estudio publicado en la revista Science Advances.

Activación de circuitos neuronales concretos

Los investigadores implantaron el dispositivo en ratas y siguieron su funcionamiento durante cuatro semanas. En uno de los experimentos, utilizaron la administración inalámbrica de cocaína y la estimulación óptica de neuronas relacionadas con los circuitos de recompensa.

La combinación de ambas intervenciones permitió modificar respuestas conductuales asociadas al condicionamiento por cocaína, lo que sirvió para demostrar que el sistema puede actuar sobre circuitos neuronales definidos mientras el animal se comporta libremente.

Un dispositivo integral adaptativo

El resultado no equivale aún a un sistema de control cerebral remoto aplicado a personas. El trabajo se ha realizado en modelos animales y su objetivo inmediato es proporcionar una herramienta para investigar cómo los circuitos neuronales influyen en la conducta. Los autores apuntan a que una plataforma de este tipo podría facilitar en el futuro estudios prolongados en seres humanos sobre adicción, depresión y enfermedades neurodegenerativas.

El siguiente salto tecnológico que plantea esta investigación es todavía más ambicioso: combinar implantes capaces de estimular neuronas o administrar sustancias con sensores que detecten el estado del cerebro y sistemas de inteligencia artificial que decidan cuándo intervenir. El concepto convertiría el implante en un dispositivo adaptativo, capaz de responder a cambios neuronales concretos.

Fuente: Levante - EMV