Electrodos neuronales de película delgada colocados directamente sobre tejido cerebral pueden diagnosticar y tratar epilepsia

Analizar la actividad cerebral es crucial para diagnosticar afecciones como la epilepsia y otros trastornos de salud mental. Entre varios métodos, la electroencefalografía (EEG) se considera el menos intrusivo y utiliza electrodos colocados en el cuero cabelludo para capturar señales cerebrales. Sin embargo, la desventaja es que el EEG tiene una resolución limitada, ya que las señales cerebrales se distorsionan y debilitan cuando llegan al cuero cabelludo. La electrocorticografía (ECoG), por otro lado, coloca electrodos directamente sobre la superficie del cerebro, ofreciendo registros mucho mejores debido a su proximidad al área de interés. Estos electrodos también pueden enviar impulsos eléctricos para controlar síntomas como ataques epilépticos. Pero existe un problema: los electrodos ECoG convencionales generalmente no se adaptan bien a la forma y las propiedades mecánicas del cerebro, lo que genera problemas como un aumento de la presión cerebral. Aunque se han creado electrodos más blandos para abordar este problema, tienden a carecer de durabilidad o implican pasos de fabricación complejos. Ahora, los investigadores han diseñado electrodos flexibles de película delgada colocados directamente sobre el tejido cerebral que se alinean bien con las propiedades mecánicas del cerebro. Este nuevo diseño mejora los registros de ECoG y también permite una estimulación más dirigida a las neuronas.

Un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Tokio (Tokio, Japón) ha desarrollado un novedoso electrodo neuronal flexible fabricado a partir de un material conocido como poliestireno-bloque-polibutadieno-bloque-poliestireno (SBS). Utilizando una impresora de inyección de tinta, el equipo fabricó un cableado conductor en el electrodo con nanotinta de oro y luego procedió a cubrir el circuito apilando otra capa de SBS como aislamiento, con microcanales perforados con láser como puntos de medición o estimulación. El equipo llevó a cabo extensas pruebas mecánicas y simulaciones para demostrar que estos electrodos se adaptan bien a la forma irregular del cerebro. El sencillo diseño y proceso de fabricación también hace que estos electrodos sean prácticos para aplicaciones más amplias.

Para validar la eficacia de sus electrodos, los investigadores realizaron varias pruebas en modelos de ratas con epilepsia. Con sus nuevos electrodos ECoG, pudieron medir con precisión las respuestas cerebrales cuando los bigotes de las ratas se veían afectados mecánicamente. Además, los electrodos se utilizaron para visualizar actividades convulsivas inducidas químicamente. Incluso pudieron desencadenar movimientos específicos en las ratas enviando pulsos eléctricos a través de canales particulares en el electrodo, lo que indica su potencial para la estimulación cerebral dirigida. En particular, estos electrodos no provocaron inflamación ni efectos negativos en el cerebro de las ratas, incluso semanas después de las pruebas. El equipo tiene como objetivo perfeccionar esta prometedora tecnología para uso clínico futuro.

"Hasta donde sabemos, este es el primer estudio que demuestra electrodos ECoG ultraconformables basados en electrónica impresa, que coinciden estrechamente con las propiedades mecánicas del tejido cerebral", dijo el profesor asociado Toshinori Fujie de Tokyo Tech, quien dirigió el equipo. “La integración de nuestro electrodo de película delgada con un dispositivo implantable podría hacerlo aún menos invasivo y más sensible a la actividad eléctrica anormal del cerebro. Esto permitiría mejorar el diagnóstico y las estrategias terapéuticas para el tratamiento de la epilepsia intratable”.

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Instituto Tecnológico de Tokio