Matrices de electrodos con capacidades de cambio de forma prolongan la vida de dispositivos cerebrales implantables

La respiración subconsciente y las acciones deliberadas como caminar o agarrar se originan de señales transmitidas a través del sistema nervioso por el cerebro, una supercomputadora biológica compleja. Sin embargo, a veces el cerebro puede funcionar mal, lo que provoca diversos trastornos neurológicos al enviar señales incorrectas o no enviar ninguna. Una extensa investigación en neurociencia ha llevado al desarrollo de la implantación de matrices de electrodos o pequeños cables en el cerebro para capturar la energía potencial eléctrica que normalmente se transmite a través del sistema nervioso. Estas matrices han permitido a pacientes, como aquellos con síndrome de enclaustramiento que pueden pensar y razonar pero no pueden mover ningún músculo excepto los ojos, realizar acciones que antes se consideraban imposibles, como controlar un robot únicamente con sus pensamientos. Sin embargo, a medida que avanza la investigación, se ha observado que estos conjuntos de electrodos no duran a largo plazo. El método de implantación invasivo utilizado actualmente conduce a la formación de tejido cicatricial. A medida que este tejido cicatricial se acumula alrededor del dispositivo, los conjuntos de electrodos capturan información menos específica, lo que eventualmente hace que las diferencias sutiles entre las neuronas sean ilegibles.

En respuesta a este desafío, investigadores de la Universidad Texas A&M (College Station, TX, EUA) están desarrollando nuevos tipos de matrices de electrodos destinados a tener una vida útil más larga. Se están centrando en crear matrices de electrodos a partir de materiales cristalinos líquidos con capacidades de cambio de forma que prometen un método de implantación menos invasivo. Estos dispositivos innovadores están destinados a desplegar pequeños electrodos directamente dentro del tejido para reducir significativamente las cicatrices alrededor del dispositivo. La naturaleza cambiante de forma del sistema no sólo podría prolongar la vida útil de los conjuntos de electrodos, sino también permitirles interactuar con un mayor volumen de tejido dentro de la corteza cerebral, donde ocurre gran parte del procesamiento de alto nivel del cerebro. Si bien los pacientes con síndrome de enclaustramiento son los beneficiarios más comunes de los conjuntos de electrodos, esta tecnología tiene el potencial de una aplicación más amplia en diversas afecciones neurológicas. El equipo de investigación es optimista sobre el futuro y los posibles avances que podrían aportar estas tecnologías de matriz de electrodos.

“Para alguien que ya no puede caminar, una silla de ruedas podría controlarse con la mente en lugar de con las manos. Todavía hay mucho que aprender sobre el cerebro. Estos dispositivos también podrían permitir estudiar el cerebro”, afirmó el Dr. Taylor Ware, profesor asociado de la Universidad Texas A&M, que recibió una subvención de 2,43 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud para construir y probar los nuevos tipos de conjuntos de electrodos. “Construir una interfaz eléctrica estable a largo plazo con el cerebro es un problema difícil, por lo que espero que podamos contribuir a esa gran conversación sobre formas de mejorar la longevidad de esos dispositivos. Creo que sería un resultado importante para los ingenieros biomédicos poder construir interfaces neuronales mejoradas”.

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Universidad Texas A & M