Se ha conseguido desarrollar un electrodo
delgado y flexible que es diez veces más pequeño que el competidor más
cercano y que podría, finalmente, hacer posibles las mediciones a largo
plazo de la actividad neural.
Este tipo de tecnología podría usarse para
el envío de señales a miembros protésicos evitando la inflamación que
causan los electrodos más grandes y que dañan tanto al cerebro como a
los electrodos mismos.
El problema principal que tienen las
neuronas con los electrodos es que son muy malos vecinos. Además de que
son enormes comparados con las neuronas, los electrodos son demasiado
rígidos y tienden a rozar indebidamente a las células
cercanas. Las células inmunitarias residentes detectan al intruso y lo
atacan causando una inflamación del tejido cerebral y bloqueando la
comunicación entre el electrodo y las células.
El nuevo electrodo ha sido desarrollado en
la Universidad de Michigan, Estados Unidos, por los equipos del profesor
de ingeniería biomédica Daryl Kipke, el profesor de ingeniería química
Joerg Lahann, y Nicholas Kotov, que es el
titular de la cátedra Joseph B. y Florence V. Cejka de Ingeniería.
El nuevo electrodo es, en comparación con
sus predecesores, menos molesto y hasta amigable. El electrodo es una
hebra de fibra de carbono altamente conductiva, recubierta con plástico
para bloquear las señales de otras neuronas.
La almohadilla de gel conductor en su extremo se acomoda a las
membranas blandas de las células, y esta conexión estrecha hace que las
señales de las células cerebrales se perciban con más claridad.
“Es un enorme paso adelante”, valora Kotov.
“El electrodo tiene un diámetro de aproximadamente siete micrones, esto
es 0,007 milímetros, y su competidor más cercano mide de 25 a 100
micrones”
El nuevo electrodo permite conexiones duraderas con neuronas individuales.
El gel, incluso, habla el lenguaje de la
célula, destaca el investigador. Los impulsos eléctricos viajan por el
cerebro mediante movimientos de iones, o átomos con cargas eléctricas, y
las señales se mueven a través del gel de la
misma manera. Del otro lado, la fibra de carbono responde a los iones
moviendo electrones que traducen eficazmente la señal del cerebro al
lenguaje de los artefactos electrónicos.
Para demostrar cuán bien el electrodo
escucha en las neuronas reales, el equipo de Kipke lo implantó en los
cerebros de ratas. El estrecho perfil del electrodo permite enfocarlo a
una sola neurona, y el equipo vio esto en las señales
eléctricas bien definidas que vinieron a través de la fibra. No
recibieron un vocerío de múltiples neuronas en conversación. Además de
captar las señales específicas que se envían a las prótesis, la escucha
de neuronas individuales podría descifrar muchos
de los principales misterios del cerebro.
“Dado que estos artefactos son tan
pequeños, podemos combinarlos con las técnicas ópticas emergentes para
observar visualmente qué hacen las células en el cerebro mientras se
escuchan sus señales eléctricas”, explica Takashi Kozai,
quien encabezó el proyecto como estudiante en el laboratorio de Kipke y
desde entonces ha obtenido su doctorado. “Esto revelará nuevos
conocimientos acerca de cómo funciona el cerebro a escala celular y de
red”.
Kipke enfatiza que el electrodo que el
equipo probó no es un artefacto listo para la fase de ensayos clínicos,
pero sí demuestra que los esfuerzos para reducir los electrodos al
tamaño de las células cerebrales están dando resultado.
“Los resultados indican, claramente, que la
creación de conjuntos de electrodos es factible en estas dimensiones
tan pequeñas como una senda viable para la fabricación de artefactos más
duraderos”, explica.
A fin de escuchar a una neurona por un
período prolongado, o para ayudar a que las personas controlen una
prótesis tal como lo hacen con un miembro natural, los electrodos tienen
que ser capaces de sobrevivir durante años en el
cerebro sin que causen daños significativos. Con solo seis semanas de
pruebas, el equipo no puede aún afirmar con seguridad cómo operarán los
electrodos a largo plazo, pero los resultados son prometedores.
“Típicamente vimos una cima de la respuesta
de inmunidad en unas dos semanas y luego un aplacamiento hacia la
tercera semana, en tanto que para la sexta semana se había
estabilizado”, indica Kotov. “Esa estabilización es la observación
importante”.
Las neuronas y el sistema inmunitario de
las ratas se acostumbraron a los electrodos y esto denota que los
invasores electrónicos podrían quedarse en el cerebro durante un largo
tiempo.
Si bien no veremos pronto en el mercado los
brazos biónicos o trajes al estilo del usado por el Hombre de Hierro,
Kipke sí expresa su optimismo en el sentido de que los artefactos
protésicos podrían empezar a enlazarse con el cerebro
en una década más o menos. (Fuente: U. Michigan)
La Partícula de Déu
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