Sonda optoelectrónica que permite la conexión con microcircuitos del cerebro

Unos investigadores han creado un nuevo tipo de dispositivo optoelectrónico implantable para acceder a microcircuitos cerebrales, mejorando una técnica que permite a los científicos controlar la actividad de las células cerebrales usando pulsos de luz. El invento es una microsonda cortical que puede actuar en múltiples puntos neuronales seleccionados, estimulándolos de forma óptica mediante patrones específicos en la escala micrométrica, registrando al mismo tiempo los efectos de esa estimulación en los microcircuitos neurales subyacentes de interés con una precisión de milisegundos.

Introducida por vez primera hace unos diez años, la optogenética ha enriquecido la capacidad de los científicos que buscan entender la función cerebral a nivel neuronal. La técnica implica modificar genéticamente neuronas para hacer que expresen proteínas sensibles a la luz en sus membranas. Con esas proteínas expresadas, se pueden utilizar pulsos de luz para promover o suprimir la actividad en esas células en particular. El método proporciona en principio a los investigadores una habilidad sin precedentes para controlar células cerebrales específicas en momentos concretos.

Pero, hasta ahora, había sido difícil la estimulación optogenética y el registro simultáneo de la actividad cerebral de forma rápida y en múltiples puntos dentro del microcircuito cerebral de interés. Hacerlo precisa de un dispositivo que pueda al mismo tiempo generar un patrón espacial de pulsos de luz y detectar los patrones dinámicos de reverberaciones eléctricas generadas por la actividad celular excitada. Intentos anteriores de hacer eso implicaron usar aparatos que empleaban componentes separados para la emisión de luz y la captación de las señales eléctricas. Tales sondas eran físicamente voluminosas, nada ideales para su inserción en un cerebro. Y dado que los emisores y los sensores estaban necesariamente separados por cientos de micrómetros, una distancia notable neurológicamente hablando, la conexión entre la estimulación y la señal registrada era ambigua.

El nuevo dispositivo integrado y compacto desarrollado por el equipo de Joonhee Lee y Arto Nurmikko, de la Universidad Brown en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, puede mejorar notablemente la situación.

El minúsculo chip posee dieciséis “optoelectrodos” del tamaño de una aguja, cada uno capaz de suministrar pulsos de luz y de detectar corriente eléctrica. El conjunto de optoelectrodos permite al dispositivo acoplarse a microcircuitos neurales compuestos por muchas neuronas.

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