Sondas cerebrales ultraflexibles registran con precisión la actividad cerebral sin causar daño tisular

Los neuroestimuladores, comúnmente conocidos como marcapasos cerebrales, transmiten impulsos eléctricos a regiones específicas del cerebro a través de electrodos especializados. En la actualidad, alrededor de 200.000 personas en todo el mundo se benefician de esta tecnología, incluidas aquellas que padecen la enfermedad de Parkinson y espasmos musculares patológicos. Ahora, los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de electrodo que permite registrar la actividad cerebral de manera más detallada y precisa durante períodos prolongados. Estos electrodos, que imitan tentáculos, están compuestos de fibras ultrafinas de oro y polímero que son suaves con el tejido cerebral y podrían ayudar a las personas con afecciones neurológicas o psiquiátricas en el futuro.

Estos electrodos, desarrollados por investigadores de la ETH de Zúrich (Suiza), consisten en haces de fibras de oro altamente flexibles y conductoras de electricidad envueltas en un polímero. Una técnica innovadora, desarrollada por los investigadores, permite la inserción lenta de estos haces en el cerebro sin causar daño tisular detectable. El equipo realizó pruebas utilizando estos nuevos electrodos en cerebros de ratas, desplegando cuatro haces, cada uno con 64 fibras, aunque teóricamente se podrían emplear cientos de fibras para estudiar incluso más células cerebrales. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, implicó conectar los electrodos a dispositivos de grabación compactos en las ratas, lo que permitió su movimiento sin restricciones.

Los experimentos validaron la biocompatibilidad de las sondas y su naturaleza no disruptiva para la función cerebral. Debido a su proximidad a las células nerviosas, estos electrodos ofrecen una calidad de señal superior en comparación con otros métodos. Además, son adecuados para el monitoreo prolongado, como lo demuestran los registros exitosos de las mismas células cerebrales durante un estudio de diez meses sin causar daño al tejido cerebral. Un beneficio adicional es la capacidad de los electrodos de ramificarse, lo que les permite apuntar a múltiples regiones cerebrales simultáneamente.

Durante el estudio, los investigadores utilizaron estos innovadores electrodos para observar y analizar la actividad de las células nerviosas en diferentes áreas del cerebro durante varios meses. Identificaron una "coactivación" de las células nerviosas en varias regiones, que se cree que desempeña un papel crucial en el procesamiento complejo de la información y la formación de la memoria. Los próximos pasos implican probar estos electrodos con fines de diagnóstico en humanos, específicamente en pacientes con epilepsia que no responden a los medicamentos. En tales casos, los neurocirujanos podrían extirpar secciones del cerebro responsables de las convulsiones y estos electrodos podrían identificar con precisión las áreas afectadas antes de la cirugía.

También se están desarrollando planes para emplear estos electrodos para estimular las células cerebrales en humanos, lo que podría mejorar los tratamientos de trastornos neurológicos y psiquiátricos como la depresión, la esquizofrenia o el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), donde ciertas regiones del cerebro a menudo muestran alteraciones funcionales que afectan la evaluación de la información y la toma de decisiones. Los investigadores prevén que estos electrodos podrían identificar y modular de forma preventiva las señales disfuncionales dentro de las redes neuronales, aliviando los síntomas. Además, esta tecnología podría conducir al desarrollo de interfaces cerebro-máquina para ayudar a las personas con lesiones cerebrales, utilizando los electrodos para interpretar sus intenciones para controlar dispositivos como prótesis o sistemas de salida de voz.

“Cuanto más ancha sea la sonda, incluso si es flexible, mayor es el riesgo de dañar el tejido cerebral”, explicó Mehmet Fatih Yanik, profesor de Neurotecnología en ETH Zurich. “Nuestros electrodos son tan finos que se pueden introducir por las largas prolongaciones que se extienden desde las células nerviosas hasta el cerebro. Su grosor es aproximadamente igual al de las propias prolongaciones de las células nerviosas. Esta tecnología es de gran interés para la investigación básica que estudia estas funciones y sus alteraciones en los trastornos neurológicos y psiquiátricos”.

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