Crean interfaz cerebral ultradelgada y flexible

Se ha demostrado recientemente la viabilidad de implantar en el cerebro una interfaz neural ultrafina y flexible con miles de electrodos y una vida útil prevista de por lo menos seis años.

El logro tiene mérito por partida doble.

Por un lado, se consigue hacer factible la introducción de una cantidad enorme de electrodos en el cerebro del modo lo menos invasivo posible.

Por otro lado, se consigue que los electrodos queden protegidos de su entorno empleando tan poco material aislante que el grosor de este es de menos de un micrómetro.

La introducción de un objeto artificial dentro del cuerpo humano no solo puede dañar a este; el medio intracorporal resulta tremendamente agresivo para el objeto artificial implantado.

El éxito de la nueva interfaz es un paso importante hacia la creación de interfaces neurales de alta resolución que puedan persistir dentro del cuerpo humano durante toda una vida.

Este trabajo pionero es obra del equipo integrado, entre otros, por Jonathan Viventi de la Universidad Duke en Durham (Carolina del Norte), John Rogers, de la Universidad del Noroeste y Bijan Pesaran, de la Universidad de Nueva York, en Estados Unidos todas estas entidades.

“Intentar que estos sensores funcionen en el cerebro es como tirar tu smartphone plegable y flexible al mar y esperar que funcione allí durante 70 años“, explica Viventi.

A este desafío hay que añadirle el de que los dispositivos de Viventi y sus colegas son mucho más delgados y mucho más flexibles que los teléfonos móviles actualmente en el mercado.

El interior del cuerpo humano es un lugar muy hostil para la supervivencia de un objeto extraño, especialmente si está hecho de polímeros o metal.

Además de tener que soportar los ataques de los tejidos circundantes y del sistema inmunológico, el objeto debe ser capaz de resistir un ambiente corrosivo y salado.

Hasta ahora, el único modo de hacer que un dispositivo electrónico soporte esta agresión constante dentro del cuerpo ha sido, en líneas generales, sellarlo herméticamente dentro de una carcasa de titanio soldada con láser.

Construir para este tipo de implantes contenedores de gran tamaño y herméticos en los que no puedan penetrar líquidos del exterior, es complejo.

Pero más aún lo es crear materiales que proporcionen niveles similares de aislamiento pero empleando tan solo membranas flexibles y cien veces más delgadas que una hoja de papel, como han conseguido Viventi, Rogers, Pesaran y sus colegas.

Cuando se trata del cerebro humano, ocupar poco espacio y tener mucha flexibilidad son características esenciales.

Dentro del cerebro, no hay espacio para dispositivos rígidos con paredes de un grosor milimétrico.

Esta limitación implica que las interfaces neurales existentes solo pueden muestrear unos cien sitios, una cantidad insignificante en comparación con las decenas de miles de millones de neuronas que componen el cerebro humano.

Cualquier intento de hacer estos dispositivos más grandes invariablemente se topa con el obstáculo de la logística de los cables; dado que cada sensor requiere su propio cable, las limitaciones de tamaño se convierten rápidamente en un problema.

El equipo de Viventi ha estado trabajando en un enfoque diferente, con el que ya ha obtenido resultados prometedores.

A través de su trabajo, los investigadores ya han demostrado dispositivos neurales flexibles de solo 25 micrómetros de grosor con 360 electrodos.

Sin embargo, los intentos anteriores de mantenerlos a salvo de daños dentro del cuerpo fallaron, ya que hasta la más mínima vulnerabilidad puede frustrar todo el esfuerzo.

Ahora, Viventi, Rogers, Pesaran y sus colegas han demostrado que una capa de dióxido de silicio de menos de un micrómetro de grosor ofrece protección suficiente frente al ambiente hostil dentro del cerebro.

Dicha capa, degradándose a un ritmo de solo 0,46 nanómetros por día, podría mantener operativos los electrodos durante varios años.

Y debido a que el material es biocompatible, las trazas del mismo que se disuelvan en el cuerpo no deberían provocar ningún problema.

El equipo de investigación también ha demostrado que, aunque el encapsulado no es conductivo, los electrodos del dispositivo pueden detectar la actividad neuronal a través del mismo tipo de tecnología que permite detectar los movimientos de un dedo en la pantalla táctil de un teléfono inteligente.

Los investigadores implantaron una interfaz neural de 64 electrodos en una rata durante más de un año y una interfaz neuronal de 1.008 electrodos en la corteza motora de un mono.

Basándose en estos resultados y en los de experimentos en los cuales los dispositivos se han sometido a condiciones que permiten simular su desgaste durante períodos de tiempo más largos, los investigadores creen que estos dispositivos podrían resistir más de seis años implantados.

El siguiente paso que se pretende dar en esta línea de investigación y desarrollo es pasar del prototipo de un millar de electrodos a otro con más de 65.000.

Fuente: Noticias de la Ciencia