Crédito: Joshua Matthews.

En un laboratorio ubicado en un sótano de la Universidad de Harvard (EEUU), unas pocas hebras de malla de alambre fino ondulan en el fondo de un vaso de agua, como si fuera un baile con cintas diminuto. Las mallas de alambre -del largo aproximado de la tapa de un bolígrafo- son capaces de hacer algo sin precedentes: inyectadas en el cerebro de un ratón vivo, pueden estimular neuronas individuales de manera segura y medir el comportamiento de las células durante más de un año.

Las interfaces cerebrales electrónicas como esta podrían resultar cruciales algún día para personas que padecen enfermedades neurológicas como el párkinson. La enfermedad provoca que un grupo de neuronas en una zona del cerebro empiece a morirse, lo que causa temblores incontrolables. Enviar descargas eléctricas dirigidas a esa zona del cerebro puede ayudar a que las neuronas vivas se recuperen y de este modo detener los síntomas del párkinson.

Hoy, la gente puede someterse a un tratamiento eléctrico llamado estimulación cerebral profunda. Pero tiene grandes limitaciones. Supone implantar rígidos y densos electrodos en el cerebro. Dista mucho de representar algo ideal en un órgano tan blando: después de unas cuatro semanas, empieza a acumularse tejido cicatricial. La única manera de lograr que los electrodos funcionen a través de este tejido es seguir aumentando el voltaje empleado para estimular las neuronas. Eso puede resultar peligroso y a veces se necesita incluso otra operación para reemplazar el implante.

Arriba: La malla electrónica -las hebras doradas entre capas de un polímero- se generan por lotes sobre una oblea de silicio. Abajo: Este primer plano de la malla muestra una almohadilla en el centro que estimula las neuronas. Unas almohadillas más pequeñas miden su actividad.Crédito: Joshua Matthews.

Foto: El dispositivo es lo suficientemente flexible para inyectarse con una jeringuilla. La estructura a modo de red impide que interrumpa demasiado el funcionamiento de las neuronas una vez implantado. Crédito: Joshua Matthews.

Arriba: Como se demuestra aquí en agua, la malla es extremadamente flexible una vez implantada en el cerebro. Abajo: Fuera del cerebro (o del agua), la estructura se vuelve flácida.Crédito: Joshua Matthews. 

Foto: El dispositivo implantado se conecta a un ordenador que controla las descargas eléctricas y rastrea el comportamiento de las neuronas. Crédito: Joshua Matthews. Foto: Una página de 2007 del cuaderno de Lieber muestra su primer concepto para la malla.Crédito: Joshua Matthews.

Charles Lieber, un químico de la Universidad de Harvard y un pionero de los nanomateriales, tenía una idea distinta: una interfaz cerebral que imitase los finos detalles del propio cerebro. Al igual que las neuronas se conectan entre sí en una red con espacios abiertos por los que pasan las proteínas y los fluidos, las cuadrículas de la electrónica de la malla flexible de Lieber dejan espacio para las neuronas sin que las aparte un cuerpo cúbico extraño. "Este dispositivo en efecto difumina la interfaz entre un sistema vivo y un sistema no vivo", explica Guosong Hong, un alumno posdoctoral del laboratorio de Lieber. 

La malla extremadamente flexible, hecha de alambres de oro entre capas de polímero, se enrolla fácilmente dentro de una jeringuilla para poder inyectarse en lugar de implantarse y evitar una cirugía más agresiva. Parte de la malla sobresale del cerebro a través de un agujero en el cráneo para que pueda conectarse con un ordenador que controla las descargas eléctricas y mide la actividad neuronal. Pero Lieber asegura que el control y la fuente de alimentación podría implantarse en el cuerpo al igual que en los sistemas actuales para la estimulación cerebral profunda.

Los investigadores prevén que la malla tendrá muchas aplicaciones más allá del párkinson. Podría ayudar a tratar la depresión y la esquizofrenia de manera más precisa que los fármacos actuales, los cuales bañan el cerebro entero con sustancias químicas y pueden provocar un gran abanico de efectos secundarios.

Sin embargo, primero tiene que probarla en humanos. El grupo de Lieber está colaborando con médicos del Hospital General de Massachusetts (EEUU) y pronto empezará a realizar experimentos con personas con epilepsia.