Son sensores pequeños, inalámbricos, sin batería, no más grandes que un pedazo de arena. Pero en el futuro, estos sensores de "polvo neural" podrían usarse para impulsar las prótesis, controlar la salud de los órganos y rastrear la progresión de los tumores.
Un equipo de ingenieros y neurocientíficos de la Universidad de California, Berkeley, ha estado trabajando en la tecnología durante media década. Ahora han logrado implantar los sensores dentro de las ratas, donde controlan los impulsos nerviosos y musculares mediante ultrasonido. Su investigación aparece en la revista Neuron .
"Hay muchas cosas interesantes para las que esto abre la puerta", dice Michel Maharbiz, profesor de ingeniería y uno de los dos autores principales del estudio.
Los sensores de polvo neural desarrollados por Maharbiz y su coautor, el neurocientífico José Carmena, consisten en un cristal piezoeléctrico (que produce un voltaje en respuesta a la presión física) conectado a un circuito electrónico simple, todo montado en una pequeña placa de polímero. Un cambio en la fibra nerviosa o muscular que rodea el sensor cambia las vibraciones del cristal. Estas fluctuaciones, que pueden ser capturadas por ultrasonido, le dan a los investigadores una idea de lo que podría estar sucediendo en el interior del cuerpo.
Diagrama de polvo neural (UC Berkeley) La construcción de interfaces para registrar o estimular el sistema nervioso que también durará dentro del cuerpo durante décadas ha sido un rompecabezas de larga data, dice Maharbiz. Muchos implantes se degradan después de un año o dos. Algunos requieren cables que sobresalen de la piel. Otros simplemente no funcionan de manera eficiente. Históricamente, los científicos han utilizado la radiofrecuencia para comunicarse con implantes médicos. Esto está bien para implantes más grandes, dice Maharbiz. Pero para pequeños implantes como el polvo neural, las ondas de radio son demasiado grandes para funcionar de manera eficiente. Entonces, el equipo en su lugar probó el ultrasonido, que resultó funcionar mucho mejor.
En el futuro, el equipo está experimentando con la construcción de sensores de polvo neural a partir de una variedad de diferentes materiales seguros para su uso en el cuerpo humano. También están tratando de hacer que los sensores sean mucho más pequeños, lo suficientemente pequeños como para caber dentro de los nervios. Hasta ahora, los sensores se han utilizado en el sistema nervioso periférico y en los músculos, pero, si se reducen, podrían implantarse directamente en el sistema nervioso central o el cerebro.
Polvo neuronal implantado en una rata (UC Berkeley) Se necesitó una cirugía menor para colocar los sensores dentro de las ratas. El equipo está trabajando actualmente con microcirujanos para ver qué tipos de tecnologías laparoscópicas o endoscópicas podrían ser mejores para implantar los dispositivos de una manera mínimamente invasiva.
Pueden pasar años antes de que la tecnología esté lista para pruebas en humanos, dice Maharbiz. Pero en el futuro, el polvo neural tiene potencial para ser utilizado para impulsar prótesis a través de impulsos nerviosos. Una persona paralizada podría controlar teóricamente una computadora o un amputado podría alimentar una mano de robot usando los sensores. El polvo neural también podría usarse para rastrear datos de salud, como los niveles de oxígeno, el pH o la presencia de ciertos compuestos químicos, o para controlar la función de los órganos. En pacientes con cáncer, los sensores implantados cerca de los tumores podrían controlar su crecimiento de forma continua.
"Es una nueva frontera", dice Maharbiz. "Hay una cantidad increíble que puedes hacer".
