Científicos crean un implante cerebral multifuncional y del grosor de una aguja capaz de realizar 3 funciones a la vez

Un equipo de científicos desarrolló un implante cerebral flexible y extremadamente delgado que reúne tres capacidades en una sola estructura: puede estimular neuronas con luz, registrar su actividad eléctrica y administrar sustancias en puntos específicos del cerebro. El dispositivo, denominado microfluidic Axialtrode (mAxialtrode), fue diseñado como una herramienta para estudiar con mayor precisión la actividad de distintas regiones cerebrales.

El trabajo fue realizado por investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), la Universidad de Copenhague y la University College London. Los primeros experimentos en ratones demostraron que el sistema puede interactuar con diferentes zonas del cerebro a través de una fibra de menos de medio milímetro de diámetro. El estudio fue publicado en la revista Advanced Science y plantea posibles aplicaciones futuras en investigaciones sobre epilepsia, memoria y otros procesos neurológicos.

Un solo implante para estimular, registrar y administrar sustancias

El mAxialtrode tiene un diámetro aproximado de 420 a 440 micrómetros. En su interior posee un núcleo óptico capaz de transportar luz y ocho canales microscópicos que pueden conducir líquidos o alojar pequeños electrodos para registrar señales eléctricas. Su estructura parte de un polímero que recibe calor y luego pasa por un proceso de estiramiento hasta alcanzar el grosor requerido.

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Esta arquitectura permite concentrar varias funciones en una sola fibra. A diferencia de las fibras ópticas convencionales, que suelen interactuar con el tejido cerebral desde una única punta, el nuevo sistema cuenta con varios puntos funcionales distribuidos a lo largo de su estructura. Así, los investigadores pueden acceder a diferentes profundidades sin recurrir necesariamente a varios implantes.

La flexibilidad también representa una característica importante. Según Kunyang Sui, investigador posdoctoral que desarrolló el concepto junto con el profesor asociado Christos Markos, los implantes rígidos pueden irritar el tejido cerebral y provocar respuestas inflamatorias. "La diferencia del nuevo implante es que está hecho de fibras ópticas blandas, similares al plástico, y tiene una punta especialmente angulada que lo hace más pequeño y reduce el daño causado cuando se coloca en el cerebro", explicó Sui.

El dispositivo fue probado en distintas zonas del cerebro de ratones

El equipo sometió el mAxialtrode a pruebas in vivo, es decir, en animales vivos. Los investigadores conectaron la fibra a fuentes de luz, equipos de registro y pequeñas bombas para administrar sustancias. Los ensayos demostraron que el dispositivo podía activar células nerviosas con luz azul y roja, además de captar señales eléctricas en regiones superficiales y profundas.

Entre las áreas analizadas estuvieron la corteza cerebral y el hipocampo, dos estructuras relevantes para el estudio de diversos procesos neuronales. El sistema también permitió administrar distintas sustancias a diferentes profundidades, con puntos de suministro separados hasta por 2,7 milímetros. Todo ello fue posible a través de una sola fibra ligera.

Las pruebas contaron con la colaboración de Rune W. Berg, de la Universidad de Copenhague, y Rob C. Wykes, de University College London, cuyos equipos aportaron conocimientos sobre circuitos neuronales y modelos relacionados con la epilepsia. Por ahora, el mAxialtrode permanece en fase experimental. Los investigadores trabajan en la protección de la tecnología mediante una patente y analizan los requisitos necesarios para futuras pruebas clínicas.