Algunos de ustedes ya sabrán que hay dos formas de estimular el cerebro, como hemos expuesto en otros de nuestros artículos, la invasiva, que implica implantar un dispositivo con electrodos que interactúan directamente con las neuronas. Y la no invasiva que, mediante diversas técnicas, usa estímulos electromagnéticos mediante dispositivos externos para estimular zonas cerebrales. Un ejemplo del primer apronte es el Link desarrollado por Neuralink, que se implanta directamente en la superficie del cerebro, lo que implica un procedimiento quirúrgico delicado y el reemplazo de una pieza del cráneo del tamaño de una pequeña moneda. La ventaja es la precisión en la estimulación, que puede llegar a estimular grupos neuronales muy específicos.
El enfoque no invasivo es utilizado por empresas como Kernel, que han desarrollado un casco para estimular zonas cerebrales. La ventaja es que se reduce el riesgo, y la desventaja es que la estimulación es mucho más general el flujo de información que proviene de la lectura de actividad cerebral es mucho menos nítido. Si en el primer enfoque escuchas música con un par de audífonos a un volumen moderado, en el segundo estás fuera de un estadio escuchando las ondas sonoras de un concierto, algo distorsionadas, que salen del estadio. Quizá podrías utilizar un dron para alcanzar mayor nitidez, pero, aun así, no llegaras a escuchar con claridad las letras de la canción ni las melodías, como si lo puedes hacer gracias a las tecnologías invasivas.
Pero hay buenas noticias para los desarrolladores de la tecnología no invasiva de interfaces cerebro-computador, pues como te comentaremos en este artículo de Neura Pod en castellano, investigadores han desarrollado una nueva técnica capaz de estimular células gliales del cerebro llamadas astrocitos, gracias a un dispositivo magnético desde el exterior del cuerpo. La técnica con que lo lograron se denomina "estimulación magnetomecánica".
El paper que expone este trabajo pionero fue publicado en la revista Advanced Science. Allí los autores explican que las partículas magnéticas microscópicas, o microimanes, se adhieren a los astrocitos y se utilizan como interruptores mecánicos en miniatura que pueden "encender" las células cuando se coloca un imán fuerte cerca de la cabeza.
El coautor, el profesor Alexander Gourine (Centro de Neurociencia Cardiovascular y Metabólica de la UCL), dijo: "Los astrocitos son células con forma de estrella que se encuentran en todo el cerebro. Se sitúan estratégicamente entre los vasos sanguíneos del cerebro y las células nerviosas. Estas células proporcionan a las neuronas un apoyo metabólico y estructural esencial, modulan la actividad de los circuitos neuronales y pueden funcionar también como versátiles vigilantes del medio cerebral, sintonizados para detectar condiciones de posible insuficiencia metabólica.
"La capacidad de controlar los astrocitos cerebrales mediante un campo magnético proporciona a los investigadores una nueva herramienta para estudiar la función de estas células en la salud y la enfermedad que puede ser importante para el futuro desarrollo de tratamientos novedosos y eficaces para algunos trastornos neurológicos comunes, como la epilepsia y el ictus".
El autor principal, el profesor Mark Lythgoe (Centro de Imágenes Biomédicas Avanzadas de la UCL) dijo: "Dado que los astrocitos son sensibles al tacto, decorarlos con partículas magnéticas significa que se puede dar a las células un pequeño empujón desde fuera del cuerpo utilizando un imán, y como tal, controlar su función. Esta capacidad de controlar a distancia los astrocitos proporciona una nueva herramienta para entender su función y puede tener el potencial de tratar trastornos cerebrales".
Al desarrollar el MMS, los científicos del UCL se propusieron crear una técnica de control de las células cerebrales más relevante desde el punto de vista clínico. Esto contrasta con otras herramientas de investigación existentes, como la optogenética y la quimiogenética, que requieren la inserción de genes extraños en las células cerebrales, normalmente con la ayuda de un virus. Esta necesidad de modificación genética ha sido un gran obstáculo para la traslación clínica de los métodos existentes.
El investigador principal, el Dr. Yichao Yu (Centro de Imágenes Biomédicas Avanzadas de la UCL), dijo: "Nuestra nueva tecnología utiliza partículas magnéticas e imanes para controlar de forma remota y precisa la actividad de las células cerebrales y, lo que es más importante, lo hace sin introducir ningún dispositivo ni agentes foráneos al cerebro que podrían gatillar infecciones o reacciones potencialmente nocivas por parte del sistema inmunológico.
"En el estudio de laboratorio, recubrimos partículas magnéticas microscópicas con un anticuerpo que les permite unirse específicamente a los astrocitos. A continuación, las partículas se administraron en la región cerebral objetivo de la rata mediante una inyección. Otra ventaja del uso de microimanes es que se iluminan en una resonancia magnética, por lo que podemos rastrear su ubicación y dirigirnos a partes muy concretas del cerebro para conseguir un control preciso de la función cerebral".
Esto conlleva grandes ventajas para la evolución de este método no invasivo de estimulación cerebral, pues a la vez que se evitan los riesgos de implantar un dispositivo directamente en la corteza cerebral, se conserva la capacidad de ubicar las interacciones específicas entre los microimanes y las neuronas.
El profesor Lythgoe, que recibió el Premio Ellison-Cliffe 2021 de la Real Sociedad de Medicina por su "contribución de la ciencia fundamental al avance de la medicina", añadió:
"Estamos muy entusiasmados con esta tecnología por su potencial clínico. A diferencia de los métodos existentes, la MMS aprovecha la notable sensibilidad al tacto de ciertas células cerebrales, por lo que no es necesaria la modificación genética ni la implantación de dispositivos. Esto hace de la MMS un candidato prometedor como terapia alternativa y menos invasiva en comparación con las técnicas de estimulación cerebral profunda utilizadas actualmente, que requieren la inserción de electrodos en el cerebro."
No caben dudas de que estas son grandes noticias para el campo de la neurotecnología, y empresas comprometidas en el desarrollo de interfaces cerebro-computador, como Neuralink y Kernel, seguirán de cerca los avances de esta técnica pionera. Basta con el precedente de este estudio para darse cuenta de que estamos ante una técnica que podría ser de gran ayuda en el desarrollo de técnicas de estimulación cerebral no invasiva, aumentando la precisión de este tipo de dispositivos, así como la identificación de patrones de interacción entre las neuronas y los microimanes mucho más precisos que con dispositivos más grandes y menos precisos. Y todo ello conservando los pocos riesgos que implica este tipo de estimulación cerebral. En el estudio lograron variaciones cardiovasculares por parte de las ratas que fueron estimuladas, estableciendo un precedente de los potenciales usos clínicos de la MMS.
Bibliografía:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104194
