También podría llevar a un conocimiento más profundo del funcionamiento del cerebro y la creación de interfaces ordenador-cerebro con capacidades desconocidas hasta ahora.
En el caso de los pacientes de epilepsia que no responden a la medicación, los neurólogos suelen tratar de localizar en qué región del cerebro se originó el ataque para que extirparla quirúrgicamente. El cirujano retira un trozo del cráneo y coloca una serie de aparatosos sensores en la corteza frontal del paciente.
“Estos aparatos clínicos no han cambiado demasiado desde la década de los años 1950 o 1960”, afirma Brian Litt, especialista en epilepsia y bioingeniero de la Universidad de Pennsylvania (EE.UU.) y uno de los científicos que ha dirigido esta nueva investigación. Como el aparato incorpora un alambre para cada electrodo, solo tiene espacio para menos de 100 electrodos y da una imagen de la actividad eléctrica a muy baja resolución. “Es como intentar entender lo que sucede en un grupo de personas en Manhattan con un único micrófono colgando de un helicóptero.
La tecnología actual se ha estancado en un aparato con aproximadamente ocho sensores por centímetro cuadrado. La nueva disposición, construida en colaboración con John Rogers, profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign (EE.UU.) puede colocar 360 sensores en el mismo espacio. Para crear un aparato pequeño con tal densidad de sensores, Rogers integró electrónica y transistores de silicio en el propio aparato, reduciendo así drásticamente la cantidad de cableado necesario.
“Esto es más como una serie de 360 micrófonos, más cerca de la superficie y grabando desde regiones mucho más pequeñas: un par de personas en una esquina, una pareja junto al buzón de correos”, afirma Litt. “Esta nueva técnica podría ser la clave para comprender las redes funcionales del cerebro e incluso para tratar y potencialmente curar algunas enfermedades”.
En su primera prueba del aparato, en un gato con epilepsia, Litt, Rogers y el estudiante de postgrado Jonathan Viventi (ahora profesor adjunto que estudia neuroingeniería traslacional en la Universidad de Nueva York) vieron algo sorprendente: una tormenta de actividad que parecía una onda en forma de espiral que se autopropagaba. El patrón, que solo se hacía visible gracias a la grabación de alta resolución, es sorprendentemente parecido a uno observado en el músculo cardiaco durante una enfermedad mortal llamada fibrilación ventricular.
Parece ser que los responsables de los ataques no son grandes áreas del cerebro, como se viene pensando, sino que parecen surgir de múltiples agrupaciones de áreas muy pequeñas o “microdominios” en el córtex. La investigación se publicó en línea la semana pasada en Nature Neuroscience.
n“Esto es absolutamente fantástico. Me sorprendió el logro técnico y los importantes, potentes resultados”, explica Gerwin Schalk, investigador de interfaces cerebro-ordenador del Centro Wadsworth en Albany, Nueva York (EE.UU.). Schalk no ha participado en la investigación. “Tendrá un gran valor para la neurociencia básica y para la investigación traslacional”. Schalk señala que si la tecnología se prueba en humanos podría abrir importantes oportunidades para todo, desde el diagnóstico de enfermedades hasta aparatos de interfaz computador-cerebro.
El aparato también podría servir para realizar pruebas y tratamientos menos invasivos. Mejor que abrir una parte grande del cráneo para colocar un aparato de seguimiento, sostiene Litt, el nuevo implante podría permitir a los cirujanos taladrar un pequeño agujero a través del cual introducirían la serie de sensores enrollados y desplegarla sobre la superficie del cerebro una vez dentro. Y en vez de retirar zonas del cerebro del tamaño de una pelota de golf, se podría extirpar solamente los microdominios y dejar el resto del córtex intacto.
La versión actual del aparato tiene un tamaño de un centímetro cuadrado. Para el uso en humanos, los investigadores deberán expandirlo hasta unos ocho centímetros cuadrados. Una start-up llamada MC10 trabajará para hacerlo más grande y para prepararlo para su producción a escala industrial.
Litt y Rogers trabajan ahora para crear un implante con estimuladores incrustados junto a los sensores. Si son capaces de construir un aparato que no solo detecta el inicio de un ataque, sino que también puede proporcionar una rápida estimulación eléctrica para apagarlo, la investigación podría tener un gran impacto clínico. ”Esto no es solo una herramienta para la investigación. Tiene un modo de uso claramente definido en el marco clínico”, afirma Rogers. ”Esto es un aparato de electrónica biointegrada que no tiene rivales en cuanto a su funcionalidad y cuando se pruebe se verá”.