Sensor implantable de tamaño nanométrico avanza en el tratamiento de trastornos neurológicos y lesiones de la médula espinal

Las tecnologías implantables han avanzado significativamente en nuestra comprensión y capacidad para modificar la actividad de las neuronas cerebrales; sin embargo, estudiar las neuronas dentro de la médula espinal durante el movimiento activo ha sido más desafiante. Esta dificultad surge porque la médula espinal es muy móvil, cambiando de posición cada vez que una persona gira la cabeza o se inclina, lo que provoca que las neuronas espinales también se muevan. Durante estos movimientos, los sensores rígidos implantados en la médula espinal pueden perturbar o incluso dañar el tejido frágil. Obtener una comprensión más profunda de cómo las neuronas espinales procesan las sensaciones y controlan el movimiento es crucial para desarrollar tratamientos más eficaces para las enfermedades y lesiones de la médula espinal. Ahora, los investigadores han desarrollado un pequeño sensor llamado spinalNET que registra la actividad eléctrica de las neuronas espinales sin interferir con la actividad normal. Esta capacidad marca un paso inicial significativo hacia la creación de tratamientos potenciales para millones de personas afectadas por enfermedades de la médula espinal.

En su investigación, los neuroingenieros de la Universidad Rice (Houston, TX, EUA) utilizaron spinalNET para observar la actividad neuronal dentro de la médula espinal de ratones que se movían libremente durante períodos prolongados, monitoreando con éxito las mismas neuronas durante varios días. Cabe destacar que spinalNET es más de cien veces más delgado que un cabello humano, lo que lo hace excepcionalmente suave y flexible, comparable en suavidad al propio tejido neural. Esta suavidad proporciona la estabilidad y biocompatibilidad necesarias para monitorear de manera segura las neuronas espinales mientras la médula espinal se mueve. Con spinalNET, los investigadores pueden capturar señales claras y de bajo ruido de cientos de neuronas.

Imagen: El sensor puede registrar la actividad de las neuronas de la médula espinal en un modelo animal en movimiento libre (foto cortesía de Jeff Fitlow/Universidad Rice)

La médula espinal es parte integral del control del movimiento y otras funciones esenciales. La capacidad de registrar la actividad de las neuronas espinales con una resolución espacial y temporal precisa durante el movimiento natural abre nuevas posibilidades para comprender los mecanismos subyacentes. A través del uso de spinalNET, los investigadores descubrieron que las neuronas en el generador central de patrones (un circuito neuronal capaz de producir patrones motores rítmicos como caminar sin señales de sincronización específicas) están involucradas en funciones más allá del mero movimiento rítmico. De cara al futuro, los investigadores pretenden profundizar en las complejidades de la función de las neuronas espinales, explorando cómo estas neuronas diferencian entre movimientos reflejos (como las reacciones a estímulos repentinos) y las acciones voluntarias.

"Hasta ahora, la médula espinal ha sido más o menos una caja negra", dijo Lan Luan, profesora asociada de ingeniería eléctrica e informática y autora correspondiente del estudio. "Además del conocimiento científico, creemos que a medida que la tecnología evoluciona, tiene un gran potencial como dispositivo médico para personas con trastornos y lesiones neurológicas de la médula espinal".

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Universidad Rice