Un pequeño implante "habla" al cerebro mediante luz LED

Comunicándose directamente con el cerebro, un nuevo dispositivo inalámbrico podría ayudar a restaurar los sentidos perdidos o controlar el dolor sin requerir fármacos. La tecnología permite estimular neuronas sin cables ni cirugía invasiva, abriendo el camino a nuevas prótesis y terapias neurológicas.

Científicos de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, han presentado un pequeño implante inalámbrico que transmite información al cerebro usando pulsos de luz desde la parte inferior del cuero cabelludo, haciendo posible nuevas vías para el desarrollo de prótesis sensoriales y terapias neuromoduladoras. Los investigadores describen sus hallazgos en un estudio publicado en la revista Nature Neuroscience.

Cómo funciona el implante que estimula al cerebro con luz

Con un tamaño similar al de un sello postal y más delgado que una tarjeta de crédito, el nuevo dispositivo es menos invasivo que otros artefactos desarrollados previamente por el mismo equipo, de acuerdo a una nota de prensa. En lugar de extenderse al cerebro a través de un pequeño defecto craneal, el implante suave y flexible se adapta a la superficie del cráneo y proyecta luz a través del hueso.

A diferencia de las técnicas optogenéticas clásicas, que requerían fibras ópticas que penetraban en el cerebro para emitir "órdenes" y activar ciertos genes a través de la luz, esta plataforma integra una matriz blanda de micro-LEDs conectada a un módulo de control inalámbrico y sin batería. Los autores indican que lograron integrar hasta 64 micro-LEDs, cada uno del grosor aproximado de un cabello humano, con control en tiempo real de intensidad, frecuencia y secuencia. Esto permite generar patrones más complejos y distribuidos que imitan la actividad cortical natural.

El avance arrojó resultados positivos en modelos animales, según los científicos. En concreto, ratones genéticamente modificados para que ciertas poblaciones neuronales respondan a la luz recibieron estímulos transcraneales mediante la matriz y, tras una serie de entrenamientos conductuales, aprendieron a interpretar patrones específicos como señales con un significado.

Los experimentos en animales muestran que el cerebro puede decodificar señales luminosas artificiales

En tareas de recompensa, los animales distinguieron códigos particulares entre docenas de alternativas y eligieron la respuesta correcta en forma consistente, lo cual sugiere que el cerebro puede aprender a atribuir significado a estímulos luminosos artificiales. En consecuencia, si este modelo de interfaz cerebro-ordenador (BCI) logra validarse en humanos, podría propiciar terapias para restaurar sentidos perdidos o para mitigar el dolor, entre otras aplicaciones.

Los investigadores resaltan que la estimulación distribuida en múltiples regiones reproduce mejor las redes que sustentan las experiencias sensoriales. Además, un implante mínimamente invasivo facilita el comportamiento natural, algo imprescindible para estudiar la percepción y el aprendizaje en condiciones reales en seres humanos.

El trabajo combina avances en bioelectrónica y optogenética iniciados previamente por los investigadores a cargo del nuevo estudio. Ahora, la plataforma extiende un camino iniciado por versiones anteriores, que usaban un único LED inalámbrico, proponiendo una escala y sofisticación mayores para “hablar” con redes neuronales.