El implante cerebral más pequeño del mundo rastrea señales neuronales durante un año

Una mota que lee el cerebro

Un implante neuronal tan pequeño que puede posarse sobre un grano de sal ha transmitido de forma inalámbrica datos de la actividad cerebral de ratones vivos durante más de un año, una hazaña que podría remodelar la forma en que los científicos estudian y tratan los trastornos neurológicos. El dispositivo, conocido como MOTE (electrodo optoelectrónico microescalar sin ataduras), mide solo 300 micras de largo y 70 micras de ancho. Como New Atlas lo expresó, se podrían colocar más de 4,78 millones de ellos en una cucharadita.

Cómo funciona

A diferencia de los implantes cerebrales convencionales que dependen de cables o hardware voluminoso, el MOTE funciona completamente con luz. Los rayos láser rojos e infrarrojos pasan inofensivamente a través del tejido cerebral para alimentar un diodo semiconductor de arseniuro de galio y aluminio, que simultáneamente captura energía y emite pulsos infrarrojos que transportan señales neuronales codificadas. El método de codificación, la modulación de posición de pulso, es la misma técnica utilizada en las comunicaciones ópticas por satélite.

"La innovación clave es utilizar un único diodo semiconductor compuesto tanto para la recolección de energía como para la transmisión de datos", explicó Alyosha Molnar, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Cornell, quien concibió la idea por primera vez en 2001. El dispositivo también incorpora un amplificador de bajo ruido y un codificador óptico construido con tecnología de microchip estándar, todo ello empaquetado en un volumen sub-nanolitro.

Un año de datos limpios

Los investigadores implantaron el MOTE en la corteza de barril de los ratones, la región del cerebro que procesa la entrada sensorial de los bigotes. Durante doce meses, el dispositivo registró tanto picos eléctricos rápidos de neuronas individuales como patrones más amplios de actividad sináptica, todo ello mientras los animales permanecían sanos y se movían libremente.

Esa longevidad importa. Los electrodos y las fibras ópticas tradicionales irritan el tejido circundante, lo que desencadena respuestas inmunitarias que degradan la calidad de la señal con el tiempo. La miniaturización extrema del MOTE reduce drásticamente este problema y, a diferencia de los enfoques de imagen de calcio, captura datos eléctricos sin requerir la modificación genética de las neuronas.

Compatibilidad con la resonancia magnética y más allá

Quizás la ventaja clínicamente más significativa es la potencial compatibilidad del implante con los escáneres de resonancia magnética. Los implantes metálicos actuales distorsionan las imágenes de resonancia magnética y pueden suponer riesgos para la seguridad dentro de las máquinas de resonancia magnética. Los materiales semiconductores del MOTE podrían permitir la grabación eléctrica simultánea del cerebro y el escaneo por resonancia magnética, una combinación que, según el Cornell Chronicle, "en gran medida no es posible con los implantes actuales".

El equipo de investigación, codirigido por Sunwoo Lee de la Universidad Tecnológica de Nanyang, quien desarrolló la tecnología como investigador postdoctoral en el laboratorio de Molnar, prevé futuras aplicaciones más allá del cerebro. Las versiones adaptadas podrían monitorizar la actividad de la médula espinal, integrarse con placas de cráneo artificiales equipadas con optoelectrónica o ayudar a desarrollar terapias para la depresión, la demencia y la enfermedad de Parkinson.

Una nueva escala para la neurociencia

Los hallazgos, publicados en Nature Electronics, llegan en un momento crucial para las interfaces cerebro-ordenador. Empresas como Neuralink están impulsando los implantes neuronales comerciales, pero esos dispositivos siguen siendo mucho más grandes y requieren la inserción quirúrgica de matrices de electrodos. El MOTE sugiere un camino radicalmente diferente: sensores de escala invisible que causan una disrupción mínima y que eventualmente podrían desplegarse en grandes cantidades en todo el cerebro.

La financiación de los Institutos Nacionales de la Salud apoyó la investigación, y la fabricación se llevó a cabo en el Cornell NanoScale Facility. Si bien los ensayos en humanos siguen siendo distantes, la tecnología demuestra que el futuro de la monitorización cerebral puede no requerir dispositivos más grandes, sino simplemente más inteligentes y pequeños.