Investigadores de varios centros de Barcelona crearon un implante a base de grafeno que puede detectar actividad eléctrica cerebral a frecuencias extremadamente bajas y en grandes superficies. La innovadora tecnología podría brindar un conocimiento más profundo del cerebro y facilitar la llegada de una nueva generación de interfaces cerebro-computadora.

El conocimiento que tenemos sobre el cerebro humano crece exponencialmente, pero todavía hay preguntas grandes y pequeñas que esperan respuesta. La comunidad científica lleva décadas utilizando las guías de electrodos para detectar la actividad eléctrica cerebral, mapeando la actividad de sus diferentes regiones.

Pese a ello, estos electrodos solo han podido detectar la actividad por encima de un cierto umbral de frecuencia. Ahora, la nueva tecnología desarrollada en Barcelona supera esta limitación técnica, haciendo accesible el gran volumen de información que se halla por debajo de 0.1 Hz, facilitando a la par el diseño de futuras interfaces cerebro-computadora.

El Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y el Centro de Investigación Biomédica en Red para Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) han sido los arquitectos de este avance tecnológico, el cual se adaptó en el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) para poder ser usado en el cerebro. La técnica deja atrás los electrodos clásicos y utiliza una arquitectura innovadora basada en transistores que amplifica las señales cerebrales in situ antes de transmitirlas al receptor.

Asimismo, el uso de grafeno en la fabricación de esta nueva arquitectura significa que el implante resultante puede incorporar muchos más puntos de detección que una guía de electrodos estándar, siendo además lo suficientemente delgado y flexible para poder aplicarse sobre grandes áreas de la corteza sin causar rechazo o interferir con el funcionamiento normal del cerebro.

El resultado es un mapeo sin precedentes de la actividad cerebral de baja frecuencia donde se encuentra información clave sobre diferentes eventos que ocurren en el cerebro, como el inicio y la progresión de un ataque epiléptico.

Con esta tecnología, los neurólogos finalmente tendrán acceso a las señales más sutiles del cerebro. Matthew Walker, de la University College London y especialista global en epilepsia clínica, aseguró que esta tecnología posee el potencial para cambiar la forma en que se mide y visualiza la actividad eléctrica en el cerebro. Sus aplicaciones futuras ofrecerán una comprensión sin precedentes de dónde y cómo comienzan y terminan los ataques, permitiendo nuevos enfoques para el diagnóstico y tratamiento de la epilepsia.

Más allá de la epilepsia, el mapeo e interacción precisos del cerebro tienen otras aplicaciones interesantes. Gracias a la capacidad de crear una matriz con un gran número de puntos de detección a través de una estrategia de multiplexado (una forma de enviar múltiples señales o flujos de información al mismo tiempo mediante un enlace de comunicaciones en forma de una única señal compleja), algunos de los autores de este trabajo también están adaptando la tecnología para restaurar la capacidad de hablar y comunicarse, como parte del proyecto europeo BrainCom.

Coordinado por el ICN2, dicho proyecto proporcionará una nueva generación de interfaces cerebro-computadora capaces de explorar y reparar funciones cognitivas complejas, con un interés especial en la pérdida del habla causada por lesiones cerebrales o de la médula espinal (afasia).

Los detalles de los avances tecnológicos (patente pendiente) que posibilitaron estos implantes pueden consultarse en la revista Nature Materials. Los micro-transistores de grafeno se adaptaron para la lectura de señales cerebrales y se probaron in vivo en el IDIBAPS, bajo la supervisión del ICREA. La técnica de imagen fue desarrollada en colaboración con ICFO, una contribución también dirigida por el ICREA.

 

Vía: SINC