Un implante español de grafeno amplifica las señales del cerebro para estudiar la epilepsia

Investigadores de tres centros españoles han desarrollado un implante basado en grafeno que detecta actividad cerebral a frecuencias extremadamente bajas, una tecnología que podría permitir un conocimiento más profundo del cerebro y, especialmente, de la epilepsia.

El prototipo se ha desarrollado en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM del CSIC) y en el Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), un centro del BIST y del CSIC, y se ha adaptado para la lectura de señales cerebrales en colaboración con el Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), según informan en un comunicado.

Publicada en Nature Materials, esta nueva tecnología podría facilitar la llegada de una nueva generación de interfaces cerebro-ordenador. La comunidad investigadora ha usado durante décadas guías de electrodos para detectar la actividad eléctrica en el cerebro, mapeando la actividad de diferentes regiones del cerebro para conocer sus señales cuando todo funciona correctamente, así como cuando algo está fallando.

A pesar de ello, estos electrodos sólo detectan la actividad por encima de cierto umbral de frecuencia mientras la nueva tecnología desarrollada en Barcelona, basada en transistores que amplifican las señales del cerebro, supera la limitación técnica de los electrodos y hace accesible la información que se encuentra por debajo de los 0,1 Hz (hercio), al mismo tiempo que facilita el diseño de futuras interfaces cerebro-ordenador.

El uso de grafeno significa que el implante puede incorporar muchos más puntos de detección que una guía de electrodos estándar. También es suficientemente delgada y flexible como para poder aplicarse sobre grandes áreas del córtex sin producir rechazo o interferir en el funcionamiento normal del cerebro. Así, estos microtransistores de grafeno se han adaptado para la lectura de señales cerebrales

El resultado es un mapeado de la actividad cerebral de baja frecuencia donde se encuentra información crucial sobre diferentes situaciones que tienen lugar en el cerebro, como por ejemplo el inicio y progresión de un ataque epiléptico.

Futuras aplicaciones

El profesor Matthew Walker, de la University College London y un especialista mundial en epilepsia clínica, ha afirmado que esta tecnología tiene el potencial para cambiar la forma en la que se mide y visualiza la actividad eléctrica del cerebro, han indicado los citados centros de investigación en el comunicado.

Sus aplicaciones futuras ofrecerán un entendimiento sin precedentes sobre dónde y cómo empiezan y terminan los ataques, lo que posibilita nuevos acercamientos al diagnóstico y al tratamiento de la epilepsia. No obtante, más allá de la epilepsia, el preciso mapeado e interacción con el cerebro tiene otras aplicaciones interesantes.

Gracias a la capacidad de crear una matriz con un gran número de puntos de detección mediante la llamada estrategia de multiplexado, algunos de los autores del presente trabajo están adaptando también la tecnología para restablecer la capacidad de hablar y comunicarse en el marco del proyecto europeo BrainCom.

Coordinado desde el ICN2, este proyecto aportará, según sus investigadores, una nueva generación de interfaces cerebro-ordenador capaces de explorar y reparar funciones cognitivas complejas, como las pérdidas del habla causadas por lesiones cerebrales o de la médula espinal (afasia).