Las interfaces neuronales son una de las neuro-tecnologíasde vanguardia que prometen transformar nuestra comprensión sobre el cerebro yremediar una serie de enfermedades que aquejan a este órgano tan delicado ycomplejo. Lo que muchas personas desconocen, debido principalmente a que lamayoría de estos proyectos se han mantenido en laboratorios de universidades ycompañías sin salir todavía al mercado por la dificultad de recibir aprobaciónpor parte de la FDA para ser usados en humanos, es que hay varios tipos dedispositivos y técnicas para registrar la actividad neuronal y estimular a lasneuronas a que generen sinapsis y nuevas redes neuronales.
La fórmula clásica son las interfaces cerebro-computador,dispositivos que vienen en dos modalidades: una no-invasiva, lo que quieredecir que no requiere implante al interior del cerebro, como en el caso de loscascos que diseña Kernel, y otra invasiva, que consta de un implante con chipsy una serie de electrodos que va directamente dentro del cerebro. Éste últimoes el caso del dispositivo desarrollado por Neuralink,la compañía de Elon Musk fundada en 2016 que se ha posicionado como unavara para medir la calidad tecnológica de estos dispositivos. Otra compañía quelleva mucho más tiempo en el rubro y ha dado más pasos en el proceso deaprobación de la FDA con este tipo de dispositivos es BlackrockNeurotech, de la que te hemos contado en otros artículos.
Ahora bien, esta no es la única técnica que se usa paraestimular las neuronas. En las últimas décadas han surgido otras variantessumamente ingeniosas que tratan de recortar los impedimentos de las interfacesbasadas en los estímulos eléctricos, ya que estos pueden activar a una multitudde neuronas al mismo tiempo, lo que a veces hace que la estimulación no sea tanespecífica y afecte de una manera menos predecible que si fuera unaestimulación teledirigida a neuronas específicas y ninguna otra.
Precisamente esto es lo que se propone hacer una técnicafascinante llamada optogenética, que comenzó a desarrollarse hace un par dedécadas y ya está usándose por primera vez para resolver problemas neurológicosen algunos humanos, especialmente en el caso de una persona a la que se lelogro devolver la vista, algo de lo que te contamos en otro de nuestros artículosdedicados a esta asombrosa tecnología.
¿Y de qué va esta técnica? Lo que hace es utilizar un viruspara insertar en directamente en neuronas específicas genes que las hagansensibles a la luz. La optogenética ha revolucionado la neurociencia al ofrecera los investigadores una forma precisa de excitar o suprimir circuitoscerebrales y arrojar luz sobre el papel que desempeñan en el cerebro. Sinembargo, uno de los principales inconvenientes de este trabajo es quenormalmente sólo se dirige a células modificadas genéticamente para querespondan a la luz. Ahora, unos científicos chinos han desarrollado una nuevaforma de controlar las células cerebrales mediante la luz sin esta limitación,lo que podría ampliar enormemente las aplicaciones de este método óptico.
La optogenética presenta una serie de ventajas sobre los métodos anteriores decontrol de las neuronas. Las técnicas eléctricas suelen ser voluminosas einvasivas y provocan inflamaciones, mientras que los fármacos suelen actuar deforma lenta e imprecisa, con efectos secundarios no deseados. Sin embargo, elhecho de que la optogenética sólo funcione en células modificadas genéticamentela ha limitado en gran medida a la investigación en laboratorio.
En el nuevo estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature biomedicalengineering, los investigadores experimentaron con diodos de siliciomonocristalino de capa fina. Al ser iluminados con láseres, los dispositivosfotovoltaicos flexibles podían generar campos eléctricos positivos o negativos,dependiendo de la polaridad de la luz.
En pruebas con neuronas cultivadas en laboratorio, los diodos de silicio podíanexcitar o inhibir la actividad neuronal, dependiendo de su voltaje positivo onegativo. En experimentos con ratones, los dispositivos también podíanestimular o silenciar la actividad neuronal en la pata trasera y en la partedel cerebro que se encarga del sentido del tacto.
Los investigadores sugieren que estas láminas de silicio pueden utilizarse enla estimulación neuronal inalámbrica y sin pilas mediante luz infrarrojacercana que puede penetrar en el tejido. Las aplicaciones potenciales incluyenla manipulación de los nervios periféricos para controlar los movimientos delas extremidades, la médula espinal para aliviar el dolor, el nervio vago paratratar la epilepsia y la retina para las prótesis visuales, dice el coautor delestudio Xing Sheng, científico de materiales e ingeniero eléctrico de laUniversidad de Tsinghua en Pekín.
Además, estos dispositivos son biorreabsorbibles, lo quesignifica que se disuelven de forma natural en el organismo. Por lo tanto, noes necesaria la cirugía cerebral para extraerlos después de que hayan cumplidocualquier objetivo terapéutico previsto.
"Hoy en día, las interfaces cerebro-máquina son un tema muycandente", afirma Sheng. "Sin embargo, la mayoría de la gente secentra en la parte del cerebro -neurocientíficos- o en la parte de la máquina-ingenieros eléctricos-. Realmente necesitamos más gente que se ocupe de lainterfaz, que es la clave esencial".
Los científicos señalan que aún no han visto cómo sus dispositivos podríanayudar en modelos de enfermedades. En la actualidad, "tenemos queidentificar el escenario más aplicable para utilizar nuestros dispositivos ydiseñar los sistemas en consecuencia para satisfacer las aplicaciones in vivo,y cumplir las normas de los implantes de grado clínico", afirma Sheng.
Esta nueva técnica está recién en pañales, pero desde ya supotencial para estimular a las neuronas específicas que se requiera según lainvestigación o el tratamiento de turno, parece ser un indicio de que estamosfrente a un tratamiento potencialmente revolucionario. No hay que olvidar quenuestro cerebro interviene en casi todos los procesos orgánicos que regulan elfuncionamiento de nuestro cuerpo: desde la secreción de hormonas hasta el ciclocircadiano, la coordinación de nuestros movimientos y nuestro sistema visual, yquizá más importante, aquellas características que nos hacen humanos, como sonnuestra memoria y capacidad de comunicarnos con nuestros semejantes.
Estas últimas destrezas pueden verse seriamente dañadas conenfermedades devastadoras como son los derrames cerebrales o el Alzheimer, porsolo poner dos ejemplos de situaciones que destrozan gran parte del tejidocerebral que sostiene nuestra personalidad y tiene grabado en su disco duro (ybastante flexible gracias a la neuroplasticidad) aquellas cosas que nos hacenúnicos y fascinantes, que nos permiten conectar emocionalmente con nuestrosseres queridos sabiendo los recuerdos e ideas que tenemos en común y las que nosdistinguen.
Es por esto que cualquier noticia sobre avances entratamientos noveles para resolver algunos de estos graves problemasneurológicas es una buena nueva, se trate de los últimos avances en eldesarrollo de la tecnología de Neuralink, que veremos en un evento fechado parael 31 de octubre, o sea la presentación de una nueva técnica que usa lo mejorde la optogenética para centrarse en generar un nuevo tipo de interfaz neuronalcon un gran potencial.
