Implante inalámbrico utiliza optogenética para controlar la actividad de la médula espinal en ratones

Un implante revolucionario desarrollado en EPFL permite a los neurocientíficos activar o inhibir neuronas específicas de la médula espinal aplicando luz a una longitud de onda específica.

Les dará a los investigadores una idea de cómo funciona el sistema nervioso y la oportunidad de desarrollar nuevas formas de tratar los trastornos neurológicos.

Grégoire Courtine no duda en utilizar la palabra “revolucionario” al describir el campo emergente de la optogenética, una tecnología que utiliza pulsos de luz para controlar la actividad neuronal individual, y lo que podría significar para la neurociencia.

Courtine, directora del centro de investigación NeuroRestore (con la neurocirujana Jocelyne Bloch), está desarrollando actualmente un implante optogenético junto con Stéphanie Lacour, que ocupa la Cátedra de la Fundación Bertarelli en Tecnología Neuroprotésica.

“Nuestro sistema nos permite controlar la actividad de cualquier neurona en la médula espinal”, dice Courtine.

“A su vez, esto nos ayuda a comprender el papel que desempeña en el funcionamiento general del sistema nervioso“.

La clave de su avance es la nueva tecnología de implantes desarrollada por el grupo de investigación de Lacour.

“Encontramos una manera de encapsular LED miniaturizados en un implante flexible que es delgado pero lo suficientemente resistente para ser aplicado en la superficie de la médula espinal de un ratón deslizándolo por debajo de las vértebras a lo largo de toda la sección lumbar“, dice.

“Luego, trabajamos con nuestros colegas de ETH Zurich para crear un circuito electrónico inalámbrico que se puede usar para encender uno o más LED y controlar la duración e intensidad de la luz emitida con extrema precisión.

Por último, a través de un sistema integrado en un chip personalizado, los pulsos de luz se pueden gestionar de forma natural, por ejemplo, en respuesta a la actividad muscular o alguna otra señal fisiológica “.

El sistema implantable optoelectrónico se controla a través de Bluetooth.

Courtine enfatiza que la capacidad del sistema para funcionar de manera autónoma es crucial.

“Eso nos libera de los sistemas basados ​​en cables que generalmente se necesitan para este tipo de investigación.

Ahora podemos observar a los ratones mientras se mueven libremente y examinar el papel que desempeñan las neuronas en movimientos complejos como caminar y nadar, en un entorno ecológico”.

Uno de los mayores desafíos en el desarrollo de la tecnología fue encontrar una forma de administrar pulsos de luz que penetraran en la profundidad de la médula espinal sin ser absorbidos y reflejados por las fibras nerviosas.

Para resolver ese problema, el equipo de investigación modificó los LED para que emitieran luz roja, un color que las fibras nerviosas impactan con mucha menos facilidad que la luz azul que suelen emitir los diodos.

Es probable que el descubrimiento de Courtine y Lacour impulse el desarrollo de nuevas aplicaciones terapéuticas para la optogenética.

La capacidad de estimular o inhibir neuronas específicas de la médula espinal mediante pulsos de luz permitirá a los médicos reducir el dolor, mejorar la función autónoma e incluso tratar la parálisis.

Puede que aún quede un largo camino por recorrer antes de que sus implantes se utilicen clínicamente, pero el equipo de investigación confía en que una versión de su implante estará disponible para pacientes humanos en un futuro no muy lejano.

Fuente: Nature Biotechnology