Investigadores de España y Reino Unido desarrollaron una nueva interfaz neuronal basada en grafeno que puede registrar señales del cerebro y, al mismo tiempo, aplicar estimulación eléctrica. El avance podría contribuir al desarrollo de futuros tratamientos neurológicos más precisos y adaptables.
El dispositivo fue desarrollado por científicos del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2). La investigación fue publicada en Nature Communications y contó con pruebas en modelos animales.
Un dispositivo que puede registrar y estimular
Una de las principales dificultades de algunos implantes cerebrales es que registrar la actividad neuronal y estimular el tejido al mismo tiempo puede generar interferencias en las señales obtenidas.
Para solucionar este problema, el equipo diseñó una interfaz que combina transistores de grafeno de una sola capa con microelectrodos nanoporosos. Esta configuración permite separar las funciones de registro y estimulación de una manera que reduce las interferencias eléctricas.
El resultado es un sistema capaz de obtener información sobre la actividad cerebral mientras aplica estímulos al mismo tejido.
¿Por qué es importante el grafeno?
El grafeno es un material formado por una sola capa de átomos de carbono y posee propiedades eléctricas que lo hacen atractivo para aplicaciones biomédicas.
En este caso, los investigadores aprovecharon sus características para fabricar dispositivos capaces de detectar señales neuronales con alta sensibilidad. La integración con los microelectrodos permite desarrollar una interfaz de pequeño tamaño que puede interactuar con el tejido cerebral.
Hacia implantes que respondan a la actividad cerebral
La investigación busca avanzar hacia una nueva generación de dispositivos capaces de adaptar la estimulación según las señales que detecten.
En lugar de utilizar únicamente parámetros establecidos con anterioridad, un sistema de este tipo podría identificar determinados patrones de actividad y modificar la estimulación en respuesta a ellos.
Esta característica podría resultar especialmente interesante para investigar tratamientos destinados a trastornos neurológicos como la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, aunque todavía se requieren más estudios antes de determinar su utilidad clínica en personas.
Pruebas en animales
Después de fabricar los dispositivos en las instalaciones de micro y nanofabricación de Barcelona, los investigadores realizaron experimentos con modelos animales en colaboración con científicos de University College London.
Las pruebas permitieron evaluar el funcionamiento de la interfaz y comprobar que podía registrar actividad neuronal y proporcionar estimulación sin perder la capacidad de obtener señales útiles.
Estos resultados son prometedores, pero no significan que el dispositivo esté listo para utilizarse como tratamiento médico en pacientes.
Un paso previo a futuras aplicaciones médicas
Los implantes cerebrales capaces de registrar y modificar la actividad neuronal podrían tener aplicaciones en diferentes áreas de la neurología. Sin embargo, antes de llegar a los hospitales es necesario evaluar aspectos como la seguridad, la estabilidad del dispositivo, su compatibilidad con el tejido y su funcionamiento durante periodos prolongados.
Por ahora, el desarrollo representa principalmente un avance experimental en interfaces cerebro-computadora y neurotecnología.
La investigación demuestra que la combinación de grafeno y nanotecnología puede permitir una comunicación bidireccional con el cerebro: detectar sus señales y generar estímulos en el mismo sistema. Los próximos estudios determinarán si esta tecnología puede convertirse en una herramienta viable para tratamientos neurológicos personalizados.
