El “estentrodo”, el implante cerebral inyectable diseñado por la DARPA

Uno de los grandes avances en los últimos años tiene que ver con las prótesis para personas que han perdido alguna extremidad. A día de hoy es posible que una persona que ha perdido una mano incorpore una artificial a su cuerpo que le permita mover los nuevos dedos y le devuelva (aunque no de la misma forma) la capacidad de sentir los objetos que toca, haciendo que las sensaciones pasen a su cerebro a través del sistema nervioso.

Los implantes cerebrales juegan un papel muy importante en este terreno, y cada vez son más sofisticados y menos invasivos, tanto que la última línea de investigación de DARPA; la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa, es hacerlos, directamente, inyectables a través de las venas.

El aparato en cuestión se llama “estentrodo”, en combinación de los términos estrent y electrodo y ha sido desarrollado gracias a los investigadores de la Universidad de Melbourne, en Australia. El objetivo es controlar el alto rendimiento de las extremidades protésicas para ayudar a las personas con miembros amputados y con parálisis a recuperar la movilidad. Los propios científicos de la Universidad de Melbourne explican su funcionamiento en el siguiente vídeo:



MÍNIMAMENTE INVASIVO

El dispositivo tiene el tamaño de un clip, y al contrario que los enfoques tradicionales, que lo implantarían directamente en el cerebro, el “estentrodo” se implanta a través de técnicas quirúrgicas que utilizan los vasos sanguíneos como vías de entrada al cuerpo, por lo que no resulta necesaria la aparatosa operación para abrir el cráneo y reduce, consecuentemente, los riesgos asociados con un procedimiento tan invasivo. Para ello, sólo es necesario un catéter en un vaso sanguíneo de la nuca.

Los investigadores realizaron un ensayo con ovejas que se hallaban en libre movimiento y a las que se les realizó un seguimiento durante 190 días. En el estudio recopilaron mediciones de “alta fidelidad” de la región del cerebro que controla los movimientos voluntarios. Sin embargo, no es el único modelo de implante poco invasivo y aún es pronto para saber si es mejor que los otros. Para averiguarlo, los científicos de Melbourne tienen pendiente un ensayo clínico con humanos el próximo año en un hospital de la ciudad.

MAYOR CONOCIMIENTO SOBRE LA RED NEURONAL

El uso de estos implantes podría ser útil a la hora de avanzar en el desarrollo de mapas sobre el funcionamiento del cerebro, como el del Human Brain Project. Descifrar los patrones de las señales eléctricas producidas por las neuronas es complejo, pero poco a poco los científicos están más cerca de este objetivo.


Para grabar las señales eléctricas que se producen dentro de este órgano, hay que insertar electrodos dentro del tejido. El problema es que los rígidos dispositivos que existen actualmente tanto para grabarlas como para estimular una zona en concreta pueden dañar el cerebro y provocar una respuesta inmunitaria, lo que hace que tan solo funcionen durante un periodo breve de tiempo.

Volviendo al mapa del cerebro, surge otroinconveniente, ya que con el tiempo estos dispositivos tienden a perder la capacidad de grabar ni estimular el área prevista y los investigadores sólo disponen de días o semanas para realizar las grabaciones. Suelen ser necesarias las reposiciones de los implantes, o un reajuste y éstos no suelen durar más de un par de años.

Sin embargo, en los años recientes los laboratorios han dado grandes pasos hacia alcanzar dispositivos más eficaces, hechos de materiales más flexibles y biocompatibles, aunque ninguno ha eliminado estos inconvenientes. Aún así, los avances en los últimos años en fórmulas como la de los implantes a través del ultrasonido están generando grandes resultados y son mínimamente invasivos.

Pero fue hace dos años cuando surgió un nuevo tipo de ingeniería de electrodos y que ha avanzado hasta llegar a los inyectables. Se trata de una estructura parecida a un andamio para el cultivo de células en tres dimensiones, que se asemeja al proceso natural dentro del cuerpo, y para el alojamiento de sensores electrónicos para la medición de dichas células. Con un estudio sobre estos avances, se demostró que esta tecnología podría emplearse para la medición de la actividad celular. Esta imagen muestra neuronas (con el núcleo teñido de azul) integradas a una flexible malla nanoelectrónica (verde) dentro del cerebro de un ratón.

Ahora los investigadores han ido más allá demostrando que se puede utilizar una simple jeringuilla para inyectar ese andamio de malla en áreas del cerebro de ratones vivos, como han demostrado en un ensayo. También han demostrado la capacidad de grabar señales procedentes de estos implantes inyectados con la conexión de un alambre a una sección de malla que permanece fuera del cuerpo. El resultado ha sido altamente prometedor.

APLICACIÓN EN ENFERMEDADES COMO EL PÁRKINSON

Por estos motivos, la inyección puede resultar la alternativa más viable y menos dañina para determinar, entre otras cuestiones, cómo la actividad eléctrica de ciertos circuitos actúa para dar lugar, por ejemplo, a un recuerdo duradero, o para esclarecer lo que ocurre cuando se produce una disfunción en el cerebro, como la esquizofrenia o enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer.

Pero si hay una enfermedad que verdaderamente se puede beneficiar de estos implantes es el párkinson, ya que uno de los usos terapéuticos de estos dispositivos es la estimulación cerebral profunda, que ya dispone de la aprobación de la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos).

El tratamiento consiste en la inserción de electrodos en determinadas zonas del cerebro y el envío externo de impulsos eléctricos para corregir los impulsos que sean anormales y que se asocian con esta enfermedad. Los efectos son visibles al instante, como si se tratase de un simple botón de encendido y apagado. Cuando el implante está en funcionamiento, los temblores, por grandes y escandalosos que sean, se acaban al instante. El sistema ya se empieza a estudiar en otros ámbitos como la epilepsia.