Investigadores de Corea y Estados Unidos crearon un dispositivo capaz de controlar los circuitos neuronales utilizando un pequeño implante cerebral controlado por un teléfono inteligente.

Los resultados, publicados en la revista Nature Biomedical Engineering, revelan que el dispositivo podría acelerar los esfuerzos para descifrar más enigmas sobre enfermedades cerebrales como el Parkinson, el Alzheimer, la adicción, la depresión y el dolor.

El aparato utiliza cartuchos de fármacos reemplazables tipo Lego y un potente bluetooth de baja energía, el cual puede dirigirse a neuronas específicas de interés usando tales fármacos, así como luz, durante períodos prolongados.

El dispositivo neuronal inalámbrico permite una neuromodulación química y óptica crónica que nunca antes se había logrado“, dijo el autor principal Raza Qazi, investigador del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) y de la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos).

Qazi destacó que esta tecnología eclipsa significativamente los métodos convencionales utilizados por los neurocientíficos, que usualmente involucran tubos metálicos rígidos y fibras ópticas para administrar medicamentos y luz. Asimismo, limitan el movimiento del sujeto debido a las conexiones físicas con equipos voluminosos y a que su estructura relativamente rígida ocasiona lesiones en el tejido cerebral blando con el tiempo, por lo que no son adecuados para la implantación a largo plazo. Pese a algunos esfuerzos previos para mitigar, en parte, la respuesta adversa a los tejidos mediante la incorporación de sondas blandas y plataformas inalámbricas, estas soluciones se encuentran limitadas por su incapacidad para administrar medicamentos durante largos períodos de tiempo, al igual que por sus configuraciones de control voluminosas y complejas.

Para poder entregar fármacos de manera inalámbrica, los científicos tuvieron que resolver el desafío crítico del agotamiento y la evaporación de dichos fármacos. Los expertos del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea y de la Universidad de Washington en Seattle colaboraron para inventar el innovador dispositivo neuronal con un cartucho farmacológico reemplazable, que permitiría a los neurocientíficos estudiar los mismos circuitos cerebrales durante varios meses sin que tengan que preocuparse por el agotamiento de los fármacos.

Estos cartuchos ‘plug-n-play’ con medicamentos se ensamblaron en un implante cerebral para ratones con una sonda suave y ultradelgada (grosor de un cabello humano), la cual se compone de canales microfluídicos y pequeños LED (más pequeños que un grano de sal), para dosis ilimitadas de medicamentos y entrega de luz.

Controlados mediante una interfaz de usuario elegante y simple en un teléfono inteligente, los neurocientíficos pueden activar fácilmente cualquier combinación específica o secuenciación precisa de entrega de luz y medicamentos en cualquier animal implantado sin necesidad de estar físicamente dentro del laboratorio. Con estos dispositivos neuronales inalámbricos, los investigadores también podrían configurar fácilmente estudios con animales completamente automatizados, donde el comportamiento de un animal afectaría positiva o negativamente el comportamiento de otros animales mediante la activación condicional de la entrega de luz y/o fármacos.

Este dispositivo revolucionario es el fruto del diseño electrónico avanzado y la poderosa ingeniería de micro y nanoescala“, aseguró Jae-Woong Jeong, profesor de ingeniería eléctrica en el KAIST. “Estamos interesados ​​en continuar desarrollando esta tecnología para crear un implante cerebral que tenga aplicaciones clínicas“.

Michael Bruchas, profesor de anestesiología y medicina del dolor y farmacología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, subrayó que esta tecnología ayudará a los investigadores de muchas formas.

Nos permite diseccionar mejor la base del comportamiento del circuito neural y cómo los neuromoduladores específicos en el cerebro ajustan el comportamiento de distintas maneras“, explicó. “También estamos ansiosos por usar el dispositivo para estudios farmacológicos complejos, lo que nos permitiría desarrollar nuevas terapias para el dolor, la adicción y los trastornos emocionales“.

El equipo de Jeong en KAIST actualmente desarrolla electrónica suave para dispositivos portátiles e implantables, y los neurocientíficos del laboratorio Bruchas de la Universidad de Washington estudian los circuitos cerebrales que controlan el estrés, la depresión, la adicción, el dolor y otros trastornos neuropsiquiátricos. Este nuevo esfuerzo global de colaboración entre ingenieros y neurocientíficos durante un período de tres años consecutivos y decenas de iteraciones de diseño condujeron a la validación exitosa de este poderoso implante cerebral en ratones que se mueven libremente, y sus autores creen que realmente puede acelerar el descubrimiento a profundidad del cerebro y sus enfermedades.

 

Vía: Science Daily