Los neuroestimuladores, también conocidos como marcapasos cerebrales, envían impulsos eléctricos a áreas específicas del cerebro a través de electrodos especiales. Se estima que 200.000 personas en todo el mundo se benefician actualmente de esta tecnología, incluidas aquellas que padecen la enfermedad de Parkinson o espasmos musculares patológicos. Según Mehmet Fateh Yanek, profesor de neurotecnología en ETH Zurich, futuras investigaciones ampliarán enormemente las aplicaciones potenciales: en lugar de usarlos exclusivamente para estimular el cerebro, los electrodos pueden usarse para registrar con precisión la actividad cerebral y también pueden usarse para analizar Trastornos neurológicos o psiquiátricos. En un segundo paso, sería posible tratar en el futuro estas anomalías y trastornos mediante estimulación eléctrica.
Con ese fin, Yank y su equipo han desarrollado un nuevo tipo de electrodo que permite registros más detallados y precisos de la actividad cerebral durante períodos de tiempo más largos. Estos electrodos están hechos de haces de fibras muy finas y flexibles de oro conductor de electricidad encerradas en un polímero. Gracias a un proceso desarrollado por investigadores de la ETH Zurich, estos haces pueden insertarse en el cerebro muy lentamente, por lo que no causan daños detectables en el tejido cerebral.
Esto diferencia a los nuevos electrodos de las tecnologías rivales. De ellos, quizás el más conocido en los círculos públicos sea la empresa de Elon Musk, Neuralink. En todos estos sistemas, incluido el de NeuralLink, los electrodos son bastante anchos. “Cuanto más extensa sea la sonda, incluso si es flexible, mayor será el riesgo de daño al tejido cerebral”, explica Yank. “Nuestros electrodos son tan delgados que pueden atravesar los largos procesos que se propagan desde las células nerviosas en el cerebro. Son tan gruesos como las propias células nerviosas”.
El equipo de investigación probó los nuevos electrodos en el cerebro de ratas con cuatro haces, cada uno compuesto por 64 fibras. En principio, como señala Yank, se podrían utilizar hasta varios cientos de fibras de electrodos para investigar la actividad de un número aún mayor de células cerebrales. En el estudio, los electrodos se conectaron a un pequeño dispositivo de grabación colocado en la cabeza de cada rata, permitiéndoles así moverse libremente.
Ningún efecto sobre la actividad mental.
En experimentos, el equipo de investigación pudo confirmar que las sondas son biocompatibles y no afectan la función cerebral. Debido a que los electrodos están muy cerca de las células nerviosas, la calidad de la señal es muy buena en comparación con otros métodos.
Al mismo tiempo, las sondas son adecuadas para actividades de seguimiento a largo plazo, ya que los investigadores registran señales de una sola célula en el cerebro del animal durante toda la duración del experimento de diez meses. Las pruebas muestran que no hubo daño al tejido cerebral durante este tiempo. Otra ventaja es que los haces pueden ramificarse en diferentes direcciones, lo que significa que pueden llegar a múltiples áreas del cerebro.
Las pruebas en humanos comenzarán pronto.
En el estudio, los investigadores utilizaron nuevos electrodos para rastrear y analizar la actividad de las células nerviosas en diferentes regiones del cerebro de ratones durante varios meses. Pudieron determinar que las células nerviosas de diferentes regiones estaban “coestimuladas”. Los científicos creen que esta interacción sincrónica a gran escala de las células cerebrales desempeña un papel clave en la formación de información compleja y de la memoria. “La tecnología es de gran interés para la investigación básica que investiga estas funciones y sus disfunciones en enfermedades neurológicas y psiquiátricas”, explica Yannick.
El grupo, junto con otros investigadores del University College de Londres, ha probado el uso diagnóstico de los nuevos electrodos en el cerebro humano. En particular, en el proyecto participan pacientes con epilepsia que no responden al tratamiento farmacológico. En tales casos, los neurocirujanos pueden extirpar una pequeña parte del cerebro donde se producen las convulsiones. La idea es utilizar el método grupal para localizar con precisión la parte afectada del cerebro antes de extraer el tejido.
Interfaces cerebro-máquina
También hay planes para utilizar los nuevos electrodos para estimular las células cerebrales en humanos. “Esto podría ayudar a desarrollar tratamientos más eficaces para personas con trastornos neurológicos y psiquiátricos”, afirma Yank. En trastornos como la depresión, la esquizofrenia o el TOC, suele haber disfunciones en áreas específicas del cerebro, lo que conduce a problemas para evaluar la información y tomar decisiones. Usando los nuevos electrodos, puede ser posible predetectar señales patológicas generadas por redes neuronales en el cerebro y luego estimular el cerebro de una manera que corrija dichos trastornos. Yannick también cree que la tecnología podría conducir a interfaces cerebro-máquina para personas con lesiones cerebrales. En tales casos, los electrodos pueden utilizarse para leer sus intenciones y, de este modo, por ejemplo, para controlar prótesis o sistemas de emisión de sonido.
