¿Qué pasaría si el siguiente dispositivo para enviar mensajes a sus amigos no fuera un reloj atado a su muñeca o un teléfono metido en su bolsillo, sino un dispositivo electrónico incrustado en su cerebro? Ahora, un nuevo tipo de circuito flexible nos ha acercado un paso más a este futuro de ciencia ficción. Implantada mediante inyección, una red de cables de unos pocos milímetros de diámetro puede insinuarse con las neuronas vivas y espiar su charla, ofreciendo una manera para que los dispositivos electrónicos interactúen con la actividad cerebral.
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"Estamos tratando de difuminar la distinción entre circuitos electrónicos y circuitos neuronales", dice Charles Lieber, un nanotecnólogo de la Universidad de Harvard y coautor de un estudio que describe el dispositivo esta semana en Nature Nanotechnology.
Hasta ahora, la tecnología se ha probado solo en las cabezas de ratones vivos. Pero Lieber espera finalmente conectarlo a los humanos. Sus patrocinadores incluyen Fidelity Biosciences, una firma de capital de riesgo interesada en nuevas formas de tratar los trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson. El ejército también se ha interesado, brindando apoyo a través del programa Cyborgcell de la Fuerza Aérea de los EE. UU., Que se centra en la electrónica a pequeña escala para la "mejora del rendimiento" de las células.
La electrónica neuronal ya es una realidad para algunas personas. Aquellos que sufren de temblores severos o espasmos musculares incontrolables pueden encontrar alivio a través de descargas eléctricas, que son entregadas por largos cables enroscados profundamente en el cerebro. Y los cuadripléjicos han aprendido a controlar las prótesis usando chips incrustados en el cerebro o electrodos colocados en la superficie del cerebro.
Pero estas tecnologías solo pueden usarse en casos severos porque requieren procedimientos invasivos. "Los dispositivos anteriores dependían de grandes incisiones y cirugías", dice Dae-Hyeong Kim, nanotecnólogo de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur.
Lo que hace que el nuevo enfoque sea diferente es la flexibilidad excepcional del circuito. Hecho de hilos de metal y plástico entretejidos como una red de pesca, el circuito es "cien mil veces más flexible que otros dispositivos electrónicos implantables", dice Lieber. La red se puede enrollar para que pueda pasar fácilmente a través de una aguja de jeringa. Una vez dentro del cuerpo, la red se despliega por sí misma y se incrusta en el cerebro.
Las autopsias de ratones inyectados revelaron que los cables se habían tejido en el tejido enredado de las neuronas en el transcurso de semanas. Las conexiones apretadas se formaron como materia plástica y cerebral unida con un impacto negativo aparentemente pequeño. Quizás esta compatibilidad se deba a que la red se modeló a partir de andamios tridimensionales utilizados por ingenieros biomédicos para cultivar tejidos fuera del cuerpo.
Una imagen de microscopio tridimensional muestra la malla inyectada en una región del cerebro llamada ventrículo lateral. (Grupo de Investigación Lieber, Universidad de Harvard) Las actividades de las neuronas podrían monitorearse utilizando sensores microscópicos conectados al circuito. Los detectores de voltaje captaron las corrientes generadas por la activación de células cerebrales individuales. Esas señales eléctricas fueron transmitidas a lo largo de un cable que sale de la cabeza a una computadora.
"Esto podría hacer algunas incursiones en una interfaz cerebral para los consumidores", dice Jacob Robinson, quien desarrolla tecnologías que interactúan con el cerebro en la Universidad de Rice. "Conectar su computadora a su cerebro se vuelve mucho más apetecible si todo lo que necesita hacer es inyectar algo".
Para los neurocientíficos interesados en cómo se comunican las células cerebrales, esta herramienta sensible ofrece acceso a partes del sistema nervioso que son difíciles de estudiar con las tecnologías tradicionales. Hace tres meses, por ejemplo, un colega de Lieber inyectó algunas de sus redes en los ojos de los ratones, cerca de las células nerviosas que recopilan información visual de la retina. Sondear esas células generalmente requiere cortar un trozo del ojo. Las señales recolectadas por las redes inyectadas se han mantenido fuertes hasta ahora, y los ratones permanecen sanos.
Sin embargo, para ser útil para los humanos, el equipo de Lieber deberá demostrar que las redes tienen una longevidad aún mayor. La electrónica neuronal previa ha sufrido problemas de estabilidad; tienden a perder señal con el tiempo a medida que las células cercanas a los intrusos rígidos mueren o migran. Pero el equipo es optimista de que la malla de Lieber demostrará ser más amigable con el cerebro, ya que las células que la han encontrado hasta ahora parecen acurrucarse y crecer en sus huecos.
Escuchar la actividad cerebral puede ser solo el comienzo, al igual que con los circuitos cotidianos, se pueden agregar diferentes componentes para diferentes tareas. En otro experimento, el equipo de Lieber inyectó circuitos equipados con sensores de presión en agujeros dentro de un polímero blando. Cuando se apretó el polímero, los sensores midieron los cambios en la presión dentro de las cavidades. Eso podría ser útil para investigar los cambios de presión dentro del cráneo, como los que ocurren después de una lesión traumática en la cabeza.
Más adelante, la red puede estar repleta de dispositivos de retroalimentación que suministran estimulación eléctrica o liberan paquetes de medicamentos para tratamiento médico. Agregue algunas antenas microscópicas RFID, y el circuito podría volverse inalámbrico. Y los fanáticos de la ciencia ficción deberían salivar ante la idea de instalar dispositivos de almacenamiento de memoria, similares a la RAM dentro de las computadoras, para mejorar sus propios recuerdos.
"Tenemos que caminar antes de poder correr, pero creemos que realmente podemos revolucionar nuestra capacidad de interactuar con el cerebro", dice Lieber.
