Revolucionaria interfaz cerebro-ordenador a base de hidrogel

Para estudiar la estructura del cerebro o identificar y tratar enfermedades neurológicas, es crucial desarrollar una interfaz que pueda estimular el cerebro y detectar sus señales en tiempo real. Sin embargo, las interfaces neuronales existentes son mecánica y químicamente diferentes del tejido cerebral real. Esto provoca una respuesta de rechazo, como ante cualquier cuerpo extraño y se forma una capa aislante (cicatriz glial) alrededor de la interfaz, lo que acorta su vida útil.

Para resolver este problema, el equipo internacional de Seongjun Park, del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología (KAIST), en Corea del Sur, ha desarrollado una interfaz cerebro-ordenador que se mimetiza con su entorno tan eficazmente que las células a su alrededor la creen una parte del cuerpo en lugar de un objeto extraño.

La interfaz se confecciona mediante la inserción de un haz de fibras multifunción hecho a medida dentro de una masa de hidrogel. El dispositivo está compuesto no solo por una fibra óptica que controla células nerviosas específicas con luz para realizar procedimientos optogenéticos, sino que también tiene un haz de electrodos para leer las señales cerebrales y un canal microfluídico para suministrar fármacos al cerebro.

La interfaz es fácil de introducir en el cuerpo cuando está seca, ya que en ese estado los hidrogeles se vuelven sólidos. Pero una vez dentro del cuerpo, el hidrogel absorbe rápidamente fluidos corporales. Eso le hace perder solidez y rigidez, y al mismo tiempo le hace adoptar las propiedades de los tejidos circundantes, con el resultado de que ya no se genera ninguna reacción de rechazo contra él.

Representación esquemática del nuevo tipo de interfaz cerebro-ordenador. (Imagen: KAIST)

El equipo de investigación aplicó el dispositivo en modelos animales y demostró que es posible detectar señales neuronales durante períodos de hasta seis meses, lo que está muy por encima de lo que se había conseguido anteriormente.

También fue posible realizar experimentos optogenéticos y conductuales a largo plazo en ratones que se movían libremente, con una reducción significativa de las reacciones a cuerpos extraños, como la activación glial e inmunitaria, en comparación con los dispositivos existentes.

Park y sus colegas esperan que su tecnología contribuya a lograr avances en la investigación de trastornos neurológicos como la enfermedad de Alzheimer o la de Parkinson, que requieren una observación a largo plazo.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Polina Anikeeva, Xuanhe Zhao y Hyunwoo Yook, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos.

El equipo de investigación ha publicado en la revista académica Nature Communications los detalles técnicos de su nueva tecnología, bajo el título de “Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity”. (Fuente: NCYT de Amazings)