Con implante logran controlar las neuronas de manera inalámbrica

La construcción de un mando con el que se puede operar a distancia un implante optofluídico dispara la imaginación en torno al control de la mente. El dispositivo está hecho de materiales blandos que son una décima parte del diámetro de un cabello humano y pueden administrar simultáneamente medicamentos y emitir haces de luz.

Los científicos utilizaron estrategias de nano-fabricación para construir un implante que permite penetrar, con daños mínimos, al interior del cerebro. Estos dispositivos ultra-miniaturizados tienen un enorme potencial para la ciencia y la medicina.

Con un espesor de 80 micrómetros y una anchura de 500 micrómetros, el implante optofluídico es más delgado que los tubos de metal o una cánulas que los científicos utilizan típicamente para inyectar drogas. Cuando compararon el implante con una cánula típica encontraron que este dañaba y desplazaba mucho menos tejido cerebral.

Los científicos probaron el potencial del dispositivo para suministrar fármacos colocándolo quirúrgicamente en el cerebro de ratones. En algunos experimentos, se demostró que podían ser asignados con precisión, para inyectar virus para marcar las células con colorantes genéticos. En otros experimentos, los ratones hicieron que lo ratones caminaran en círculos mediante la inyección de un fármaco que imita la morfina en una región que controla la motivación y la adicción (zona ventral tegmental, VTA).

Los investigadores también probaron el dispositivo combinando el potencial de la luz y la entrega de medicamentos; hicieron que los ratones se quedaran a un lado de una jaula, ordenando al implante la emisión de pulsos brillantes de luz sobre las neuronas VTA fotosensibles. Los ratones perdieron la preferencia con el espacio cuando los científicos inyectaron simultáneamente un fármaco que bloquea la comunicación neuronal. En todos los experimentos, los ratones estuvieron a cerca de tres pies de distancia de la antena de comandos.

Con estudios como este se abre un mundo de posibilidades para que los científicos aprendan más sobre cómo los circuitos cerebrales funcionan en un entorno natural. Se trata de llegar a conocer los circuitos que controlan una variedad de trastornos incluyendo el estrés, la depresión, la adicción y dolor. Cuando los científicos desean estudiar estos estados, tienen que elegir entre la inyección de drogas a través de tubos de metal voluminosos y emitir haces de luz a través de cables de fibra óptica. Ambas opciones requieren cirugía que puede dañar partes del cerebro e introducir condiciones experimentales que dificultan los movimientos naturales de los animales.

El implante fue fabricado utilizando técnicas de construcción de chips semiconductores para ordenadores, luego de probar cerca de 30 prototipos diferentes. Con esto lograron un dispositivo que posee espacio para entregar hasta cuatro medicamentos; tiene, además, cuatro diodos inorgánicos emisores de luz a microescala. Se instaló un material expandible en la parte inferior de los depósitos para controlar la entrega de los fármacos en la zona del cerebro.

El estudio fue realizado por Jae-Woong Jeong y Jordan G. McCall, Ph.D., Universidad de Illinois. E.U.