Se implanta selectivamente una sonda microvascular (MEV) en una rama curva para el registro neural a través de la pared vascular. La sonda MEV (amarilla), diseñada para doblarse en la vasculatura ramificada (frente al recto), se inyecta selectivamente en el vaso ramificado haciendo fluir solución salina a través de un microcatéter (cian) donde estaba precargado. Crédito: Anqi Zhang, Universidad de Stanford

Un nuevo estudio presenta un implante nervioso electrónico mínimamente invasivo y altamente flexible, administrado a través de los vasos sanguíneos, que registra la actividad de neuronas individuales en regiones profundas del cerebro, lo que ofrece desarrollos prometedores para interfaces cerebro-máquina y neuroterapias personalizadas.

Introducción a los implantes neurales ultraminiatura

Se ha desarrollado un neuroimplante electrónico revolucionario, ultracompacto y flexible que puede registrar la actividad de neuronas individuales en lo profundo del cerebro de ratones, como se detalla en un nuevo estudio.

Brian Timko escribe en una perspectiva relacionada: “Esta tecnología podría permitir interfaces bioelectrónicas mínimamente invasivas a largo plazo con regiones cerebrales profundas.

Interfaces cerebro-máquina y sus limitaciones

Las interfaces cerebro-máquina (BMI) facilitan la comunicación eléctrica directa entre el cerebro y los sistemas electrónicos externos. Estos dispositivos permiten que la actividad cerebral controle directamente cosas como prótesis, o modifique la función nerviosa o muscular, ayudando así a las personas paralizadas o con trastornos neurológicos a recuperar la función.

Sin embargo, la mayoría de los IMC convencionales solo pueden medir la actividad neuronal en la superficie del cerebro. Para registrar la actividad de neuronas individuales de regiones profundas del cerebro, a menudo es necesaria una cirugía invasiva intracraneal para implantar las sondas. Dichos procedimientos pueden provocar complicaciones que incluyen infección, inflamación y daño al tejido cerebral.

Sondas microvasculares: un enfoque menos invasivo

El uso de una red vascular en el cerebro es una alternativa al trasplante quirúrgico invasivo de probióticos en regiones cerebrales profundas. En este estudio, Anqi Zhang y sus colegas introdujeron sondas microvasculares ultraflexibles (MEV) que se pueden administrar con precisión en las regiones profundas del cerebro a través de los vasos sanguíneos. El equipo diseñó un dispositivo de registro electrónico muy pequeño, flexible y similar a una malla que podría colocarse en un catéter delgado y flexible e implantarse en vasos sanguíneos de menos de 100 micrones de tamaño en el interior del cerebro.

Prueba y validación de sensores MEV

En el momento de la entrega, este dispositivo se expande como un stent para registrar las señales nerviosas a través de la pared de los vasos sanguíneos sin causar daño al cerebro ni a los vasos sanguíneos. Para evaluar el potencial de la sonda MEV in vivo, los investigadores implantaron esta sonda inyectable en los vasos sanguíneos del cerebro de ratones. Demostraron su capacidad para medir potenciales de campo locales y la actividad de neuronas individuales en la corteza y el bulbo olfatorio. Además, los investigadores encontraron que los dispositivos implantados mostraron estabilidad a largo plazo, no alteraron significativamente el flujo sanguíneo cerebral o el comportamiento de los ratones y provocaron solo una respuesta inmune mínima.

Implicaciones y desarrollos futuros

Brian Timko sugiere que las futuras versiones de estos dispositivos podrían proporcionar terapias personalizadas a los pacientes al registrar y decodificar su actividad neuronal y luego administrar estímulos modificados adecuadamente.

Referencia: «Sondas vasculares ultraelásticas para registrar el cerebro a través de los vasos sanguíneos a escala micrométrica» ​​por Anqi Zhang, Emiri T.Mandeville, Lijun Xu, Creed M. Stary, Eng H. Ciencias.
DOI: 10.1126/ciencia.adh3916