Un diminuto chip inalámbrico puede implantarse en el cerebro para iluminar determinados sectores y profundizar en el conocimiento de algunos procesos que obsesionan a los neurocientíficos. De esta forma, se podrían propiciar avances en el tratamiento de enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson.
La innovación fue desarrollada por un equipo internacional de investigadores de distintos centros académicos, bajo la conducción del especialista Yaoyao Jia, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en Estados Unidos. El trabajo fue publicado en la revista IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems.
Según un comunicado, la nueva tecnología orientada a la investigación en neurociencias presenta dos grandes ventajas con respecto a las aplicaciones existentes en la actualidad. Por un lado, es 100% inalámbrica. El chip de 5 por 3 milímetros se alimenta a partir de una bobina integrada a un campo electromagnético.
En las pruebas realizadas con roedores, lograron hacerlo funcionar con un área electromagnética ubicada fuera de la jaula de los ratones, garantizando un trabajo absolutamente independiente con respecto a cada roedor. Además, incluye la posibilidad de recibir y enviar datos también de manera inalámbrica.
Estimulación óptica
Por otra parte, la segunda cuestión que marca el avance de este nuevo enfoque es que se trata de un dispositivo trimodal, con la capacidad de realizar tres funciones al mismo tiempo.
Los dispositivos similares que existen actualmente, denominados chips de interfaz neuronal, pueden registrar señales neuronales en algunas partes del cerebro, mediante la detección de variaciones eléctricas. También son capaces de estimular al cerebro mediante la introducción de una leve carga de corriente eléctrica, que se aplica en el tejido cerebral.
El nuevo chip presenta la posibilidad de realizar las dos funciones indicadas anteriormente, pero además suma una tercera opción: la estimulación óptica. Básicamente se trata de iluminar el tejido cerebral, aplicando luz sobre determinadas neuronas o grupos de neuronas que desean estudiarse.
Previamente, la zona a estudiar requiere modificación genética, con el propósito de lograr que las neuronas en cuestión puedan responder a las longitudes de onda de la luz a aplicarse.
El agregado de esta nueva alternativa es trascendente, ya que al emplearse únicamente la estimulación eléctrica se cuenta con poco control sobre el destino de la corriente energética. En cambio, la estimulación óptica permite lograr mayor precisión, porque el trabajo se realiza específicamente sobre las neuronas modificadas para hacerlas sensibles a la luz.
Un área en desarrollo
De acuerdo a los investigadores, los estudios con estimulación óptica son un campo activo dentro de la investigación en neurociencias, pero que el mismo se ha visto afectado por la ausencia de herramientas electrónicas más avanzadas. Ahora, el nuevo chip podría marcar una etapa de auge en esta clase de investigaciones.
Según Yaoyao Jia, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, “el objetivo era crear una herramienta de investigación que pueda utilizarse en la comprensión de los fenómenos que ocurren en diferentes regiones del cerebro, concretamente en respuesta a diversas formas de estimulación neuronal», indicó.
Para Jia y su grupo de trabajo, la actividad del nuevo chip permitirá resolver cuestiones fundamentales que posteriormente podrían conducir al descubrimiento de alternativas terapéuticas, a aplicarse en el tratamiento de trastornos neurológicos como el Alzheimer o el Parkinson.
Nuevas fronteras
En definitiva, el nuevo chip diseñado para la investigación neurocientífica hará posible a los especialistas obtener mayor claridad en torno a temas que todavía son verdaderos enigmas en cuanto al funcionamiento del cerebro humano.
¿Cuál será la próxima frontera a derribar? ¿Llegaremos a comprender por completo la dinámica cerebral, que impacta en todas las facetas de la vida humana y que ha sido responsable de nuestra evolución?
Referencia
A Trimodal Wireless Implantable Neural Interface System-on-Chip. Yaoyao Jia, Ulkuhan Guler, Yen-Pang Lai, Yan Gong, Arthur Weber, Wen Li and Maysam Ghovanloo. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems (2020).DOI:https://doi.org/10.1109/TBCAS.2020.3037452
Imagen:
El chip destinado a iluminar el cerebro para descubrir sus misterios. Crédito: Jia et al. / Universidad Estatal de Carolina del Norte.
