Nuevos electrodos para estimulación profunda del cerebro

Imaginemos tener un electrodo insertado en nuestro cerebro, tras una operación quirúrgica que implica agujerear el cráneo para implantarlo. Ahora imaginemos que debemos pasar una resonancia magnética, y que el electrodo de metal puede reaccionar ante los campos magnéticos y ponerse a vibrar, generando calor o incluso posiblemente dañando el cerebro. Esta es la realidad que deben sufrir los pacientes que necesitan estimulación cerebral profunda.

En su ayuda acude un estudio publicado en la revista Nature Microsystems & Nanoengineering, donde se describe una prometedora mejora en este procedimiento, desarrollada por ingenieros de la universidad estatal de San Diego, junto con investigadores alemanes del KIT. El equipo ha creado un electrodo de carbono vítreo como alternativa a la versión metálica, y ha descubierto que no reacciona ante las resonancias magnéticas, lo que las hace más seguras.

La versión de carbono fue desarrollada por vez primera en 2017, gracias al investigador Sam Kassegne. Está diseñada para durar más tiempo en el cerebro, sin experimentar corrosión o deterioro, y para emitir y recibir señales más fuertes. En 2018, los investigadores mostraron que mientras el electrodo de metal se degrada después de 100 millones de ciclos de impulsos eléctricos aplicados a él, el material de carbono vítreo sobrevivió unos 3.500 millones de ciclos.

La estimulación cerebral profunda, en la que se implantan electrodos para producir impulsos eléctricos que controlen los movimientos anormales, se está utilizando cada vez más para aquellas personas que sufren de trastornos del movimiento y que no responden a la medicación, como es el caso de los pacientes de Mal de Parkinson, de temblores y contracciones musculares incontroladas (distonía). También está siendo considerado para lesiones cerebrales traumáticas, adicción, demencia, depresión y otros problemas, de modo que sus aplicaciones potenciales son muy amplias.

Comparación entre los electrodos de platino, a la izquierda, y de carbono vítreo, a la derecha. (Foto: SDSU)

Hasta ahora, los electrodos se han hecho a partir de una película delgada de platino o de óxido de iridio. Pero estos electrodos metálicos pueden producir calor, interferir con las imágenes de resonancia magnética al crear puntos brillantes que bloquean partes del área del cerebro que se está estudiando, y pueden ser magnetizados y moverse o vibrar cuando los pacientes son sometidos a los escaneos, lo que causa incomodidad.

El nuevo material para los electrodos, el carbono vítreo, supera muchos de estos problemas, ya que no se ve magnetizado por una resonancia. Además, puede leer tanto señales químicas como eléctricas del cerebro, mientras que los electrodos metálicos solo pueden leer señales eléctricas.

Gracias a que la película delgada de carbono es homogénea, tiene muy pocos defectos en su superficie, a diferencia del platino, que posee granos de metal que se convierten en puntos débiles vulnerables a la corrosión.

El objetivo ahora será ensayar el electrodo de carbono en pacientes, y también trabajar en diferentes formas de carbono que puedan usarse en futuros electrodos.