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| Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar las señales eléctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas finas, flexibles y densamente empaquetadas de 1.024 o 2.048 sensores de electrocorticografía (ECoG) integrados. Crédito: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering |
Un equipo de ingenieros y neurocirujanos de la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un nuevo conjunto de sensores cerebrales capaces de registrar señales eléctricas directamente de la superficie del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Las grabaciones de alta resolución de las señales eléctricas de la superficie del cerebro podrían mejorar la capacidad de los neurocirujanos para extirpar tumores cerebrales y tratar la epilepsia y podrían abrir nuevas posibilidades para las interfaces cerebro-ordenador a medio y largo plazo.
El nuevo dispositivo es un tipo de sensor de electrocorticografía (ECoG), que ya se utiliza habitualmente como herramienta por los neurocirujanos que realizan procedimientos para extirpar tumores cerebrales y tratar la epilepsia en personas que no responden a los fármacos u otros tratamientos. Las rejillas de ECoG que más se utilizan hoy en día en las cirugías suelen tener entre 16 y 64 sensores, aunque pueden fabricarse rejillas de grado de investigación con 256 sensores.
Gracias a algunos importantes avances de ingeniería, el equipo de la UC San Diego pudo producir rejillas de ECoG con 1.024 o 2.048 sensores. Si se aprueban para su uso clínico, estas rejillas finas y flexibles de sensores de ECoG ofrecerían a los neurocirujanos información sobre las señales cerebrales directamente desde la superficie de la corteza cerebral con una resolución 100 veces superior a la actual.
El equipo pudo producir rejillas con una densidad mucho mayor utilizando varillas de platino a nanoescala, que ofrecen más superficie de detección que los sensores de platino planos que se utilizan hoy en día. Las nuevas rejillas de sensores cerebrales de nanovarillas de platino tienen un grosor de diez micrómetros, aproximadamente una décima parte del tamaño de un cabello humano, y son 100 veces más finas que las rejillas de ECoG de un milímetro de grosor y clínicamente aprobadas. De este modo, las nuevas rejillas cuentan con 100 sensores por unidad de superficie, frente a un sensor por unidad de superficie de las rejillas utilizadas clínicamente, lo que ofrece una resolución espacial 100 veces mejor para interpretar las señales cerebrales. Las nanovarillas están incrustadas en un material biocompatible transparente, blando y flexible llamado parileno, que está en contacto directo con la superficie del cerebro.
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| Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar las señales eléctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas finas, flexibles y densamente empaquetadas de 1.024 o 2.048 sensores de electrocorticografía (ECoG) integrados. Crédito: David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering |
En las demostraciones, la rejilla de tres centímetros por tres centímetros del equipo con 1.024 sensores registró señales directamente del tejido cerebral de 19 personas que aceptaron participar en este proyecto durante el "tiempo de inactividad" de sus cirugías cerebrales ya programadas relacionadas con el cáncer o la epilepsia. En concreto, el equipo elaboró mapas funcionales en cuatro personas diferentes de un límite del cerebro denominado surco central durante las tareas motoras. También cartografiaron la columna cortical del cerebro de una rata por primera vez sin utilizar una aguja ni estimulación eléctrica.
El equipo está trabajando en una serie de iniciativas en paralelo para hacer avanzar estas cuadrículas de modo que puedan ser revisadas para su aprobación a corto, medio y largo plazo.
Fuentes, créditos y referencias:
“Human brain mapping with multithousand-channel PtNRGrids resolves
spatiotemporal dynamics” by Youngbin Tchoe, Andrew M. Bourhis, Daniel R.
Cleary, Brittany Stedelin, Jihwan Lee, Karen J. Tonsfeldt, Erik C.
Brown, Dominic A. Siler, Angelique C. Paulk, Jimmy C. Yang, Hongseok Oh,
Yun Goo Ro, Keundong Lee, Samantha M. Russman, Mehran Ganji, Ian
Galton, Sharona Ben-Haim, Ahmed M. Raslan and Shadi A. Dayeh, 19 January
2022, Science Translational Medicine.
DOI: 10.1126/scitranslmed.abj1441