Logran recuperar los movimientos musculares en ratones con parálisis

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Un equipo de investigación internacional dirigido por el profesor Tae-Woo Lee (Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad Nacional de Seúl, República de Corea) y el profesor Zhennan Bao (Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Stanford, EE. UU.) ha logrado restaurar los movimientos musculares en un modelo de ratones paralizados a través de nervios artificiales orgánicos.

Los nervios, que son esenciales para las actividades vitales y también afectan significativamente la calidad de vida, se dañan fácilmente por una variedad de causas, como trauma físico, causas genéticas, complicaciones secundarias y envejecimiento.

Además, una vez que los nervios están dañados, son difíciles de reparar y algunas o todas sus funciones corporales se pierden permanentemente debido a la mala transmisión de bioseñales.

Entre los diversos métodos de rehabilitación de pacientes con daño neurológico, la Estimulación Eléctrica Funcional (FES), actualmente muy utilizada en la práctica clínica, utiliza señales controladas por computadora.

Gracias a esta configuración, la estimulación eléctrica aplicada a los músculos que ya no son susceptibles de control voluntario en pacientes con neuropatía provoca contracción muscular, lo que conduce a movimientos funcionalmente útiles en el cuerpo biológico, incluso si están limitados en un espacio determinado.

Sin embargo, este enfoque tradicional tiene limitaciones que no son adecuadas para el uso a largo plazo en la vida diaria de los pacientes porque involucran circuitos digitales complejos y computadoras para procesar las señales para estimular los músculos, consumen mucha energía y tienen poca biocompatibilidad en el proceso.

Para resolver el problema, el equipo de investigación pudo controlar el movimiento de las piernas de los ratones con solo nervios artificiales sin una computadora externa compleja y engorrosa, utilizando dispositivos neuromórficos de nanocables orgánicos de baja potencia y estirables que imitan la estructura y función de las fibras bionerviosas.

El nervio artificial estirable consta de un sensor de tensión que imita un propioceptor que detecta los movimientos musculares, una sinapsis artificial orgánica que imita una sinapsis biológica y un electrodo de hidrogel para transmitir señales a los músculos de las piernas.

Los investigadores ajustaron el movimiento de las patas del ratón y la fuerza de contracción muscular de acuerdo con la frecuencia de disparo del potencial de acción transmitido a la sinapsis artificial en un principio similar al del nervio biológico, y la sinapsis artificial permite movimientos de pierna más suaves y naturales que los movimientos del FES convencional.

Además, el propioceptor artificial detecta el movimiento de las patas del ratón y proporciona información en tiempo real a la sinapsis artificial para evitar daños musculares debido al movimiento excesivo de las patas.

Los investigadores pudieron permitir que un ratón paralizado pateara una pelota o caminara y corriera en una caminadora.

Además, el equipo de investigación demostró la idoneidad futura de los nervios artificiales para los movimientos voluntarios mediante el muestreo de señales pregrabadas de la corteza motora de animales en movimiento y el movimiento de las patas de los ratones a través de sinapsis artificiales.

Los investigadores han descubierto el potencial de una nueva tecnología neuromórfica que llama la atención como un dispositivo informático de próxima generación, que emula el comportamiento de una red neuronal biológica.

El profesor Tae-Woo Lee dice que “el daño a los nervios sigue siendo un gran problema científico desde el pasado hasta el presente, a pesar de los grandes avances médicos, y sin un nuevo avance, seguirá siendo un problema difícil de resolver en el mundo”.

Este estudio proporciona un nuevo avance para hacer frente al daño nervioso de una manera ingenieril utilizando tecnologías neuromórficas, en lugar de una forma biomédica”, expresando la importancia de la investigación.

También agregó: “Un enfoque de ingeniería para superar el daño nervioso abrirá una nueva forma de mejorar la calidad de vida de quienes padecen enfermedades y trastornos relacionados”.

El profesor Zhennan Bao señaló el potencial de la investigación y dijo que “a través del desarrollo de nervios artificiales estirables para pacientes con daño nervioso, se ha convertido en la piedra angular de las prótesis nerviosas portátiles más prácticas y fáciles de usar para el paciente, a diferencia del factor de forma existente”.

Fuente: News Florida