Logran manipular células cerebrales usando un teléfono inteligente

Un equipo de científicos en Corea y Estados Unidos ha inventado un dispositivo que puede controlar los circuitos neuronales usando un pequeño implante cerebral controlado por un teléfono inteligente.

Los investigadores, que publican en Nature Biomedical Engineering, creen que el dispositivo puede acelerar los esfuerzos para descubrir enfermedades cerebrales como el Parkinson, el Alzheimer, la adicción, la depresión y el dolor.

El dispositivo, que utiliza cartuchos de drogas reemplazables tipo Lego y un potente bluetooth de baja energía, puede atacar neuronas específicas de interés usando drogas y luz durante períodos prolongados.

“El dispositivo neuronal inalámbrico permite 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 la Universidad de Colorado Boulder.

Qazi dijo que esta tecnología eclipsa significativamente los métodos convencionales utilizados por los neurocientíficos, que generalmente involucran tubos metálicos rígidos y fibras ópticas para administrar drogas y luz.

Además de limitar el movimiento del sujeto debido a las conexiones físicas con equipos voluminosos, su estructura relativamente rígida causa lesiones en el tejido cerebral blando con el tiempo, por lo que no son adecuados para implantación a largo plazo.

Aunque se han realizado algunos esfuerzos para mitigar en parte la respuesta adversa a los tejidos mediante la incorporación de sondas blandas y plataformas inalámbricas, las soluciones anteriores estaban limitadas por su incapacidad para administrar medicamentos durante largos períodos de tiempo, así como por sus configuraciones de control voluminosas y complejas.

Para lograr la entrega crónica de drogas inalámbricas, los científicos tuvieron que resolver el desafío crítico del agotamiento y la evaporación de las drogas.

Investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea y la Universidad de Washington en Seattle colaboraron para inventar un dispositivo neuronal con un cartucho de drogas reemplazable, que podría permitir a los neurocientíficos estudiar los mismos circuitos cerebrales durante varios meses sin preocuparse por quedarse sin drogas.

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

Controlados con una interfaz de usuario elegante y simple en un teléfono inteligente, los neurocientíficos pueden activar fácilmente cualquier combinación específica o secuenciación precisa de la entrega de luz y medicamentos en cualquier animal objetivo implantado sin necesidad de estar físicamente dentro del laboratorio.

Usando estos dispositivos neuronales inalámbricos, los investigadores también podrían configurar fácilmente estudios con animales, completamente automatizados donde el comportamiento de un animal podría afectar positiva o negativamente el comportamiento en otros animales mediante la activación condicional de la entrega de luz y/o drogas.

“Este dispositivo revolucionario es el fruto del diseño electrónico avanzado y la poderosa ingeniería de micro y nanoescala”, dijo Jae-Woong Jeong, profesor de ingeniería eléctrica en KAIST.

“Estamos interesados ​​en seguir desarrollando esta tecnología para hacer un implante cerebral para aplicaciones clínicas”.

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

“Nos permite diseccionar mejor la base del comportamiento del circuito neural y cómo los neuromoduladores específicos en el cerebro ajustan el comportamiento de varias maneras”, dijo.

“También estamos ansiosos por usar el dispositivo para estudios farmacológicos complejos, lo que podría ayudarnos a desarrollar nuevas terapias para el dolor, la adicción y los trastornos emocionales”.

Los investigadores del grupo Jeong en KAIST desarrollan 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 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, lo que los investigadores creen que realmente puede acelerar el descubrimiento del cerebro y sus enfermedades.

Fuente: Noticias de la Ciencia