Dispositivo administrado a través de vasos sanguíneos para registrar la actividad de una sola neurona

Un nuevo implante neural electrónico ultrapequeño y ultraflexible, administrado a través de los vasos sanguíneos, es capaz de registrar la actividad neuronal en las profundidades del cerebro, con tanta precisión que puede hacerlo en una sola neurona, por lo menos en cerebros de ratas, que son por ahora los cerebros más sofisticados en los que el nuevo dispositivo ha sido ensayado.

Las interfaces cerebro-máquina permiten la comunicación eléctrica directa entre el cerebro y sistemas electrónicos externos. Hacen posible que la actividad cerebral controle directamente dispositivos como prótesis o module la función nerviosa o muscular, lo que puede ayudar a las personas con parálisis o trastornos neurológicos a recuperar la funcionalidad de partes afectadas.

Sin embargo, la mayoría de las interfaces cerebro-máquina convencionales se limitan a medir la actividad neuronal en la superficie del cerebro. El registro de la actividad de una sola neurona de las regiones profundas del cerebro a menudo requiere cirugía intracraneal invasiva para implantar sondas, lo que puede provocar infección, inflamación y daños en los tejidos cerebrales.

Un enfoque alternativo a la implantación de sondas biológicas en regiones cerebrales profundas consiste en recurrir a la red vascular del cerebro. En esta ocasión, el equipo de Anqi Zhang, de la Universidad de Stanford y de la Universidad Harvard, ambas en Estados Unidos, presenta sondas microendovasculares (MEV) ultraflexibles que se pueden administrar con precisión a las regiones profundas del cerebro a través de los vasos sanguíneos.

Sonda microendovascular ultraflexible (en amarillo) circulando por un vaso sanguíneo (rojo) cerca de neuronas (azuladas). (Ilustración: Anqi Zhang / Stanford University)

Zhang y sus colegas diseñaron un dispositivo de registro electrónico similar a una malla ultrapequeña y flexible que se puede cargar en un microcatéter flexible e implantar en vasos sanguíneos de una escala inferior a 100 micras en el cerebro interno.

Una vez administrado, el dispositivo se expande como un stent para registrar señales neuronales a través de la pared vascular sin dañar el cerebro o su vasculatura.

A fin de evaluar el potencial de la sonda microendovascular in vivo, Zhang y sus colegas implantaron la sonda inyectable en la vasculatura de cerebros de ratas y demostraron la capacidad de medir los potenciales de campo locales y la actividad de una sola neurona en la corteza y el bulbo olfatorio.

Además, los autores del estudio señalan que los dispositivos implantados mostraron estabilidad a largo plazo, no causaron cambios sustanciales en el flujo sanguíneo cerebral o en el comportamiento de las ratas y provocaron una respuesta inmune mínima.

El estudio se titula “Ultra-flexible endovascular probes for brain recording through micron-scale vasculature”. Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: AAAS)