Un implante de grafeno revela la actividad oculta del cerebro
Un nuevo implante basado en el grafeno permite registrar un tipo de actividad cerebral hasta ahora prácticamente inaccesible. Lo ha desarrollado una investigación liderada desde el Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) y el Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2, CSIC, BIST) y podría servir para mejorar el diagnóstico de la epilepsia y el daño cerebral, así como para producir herramientas para la investigación de otras patologías neurológicas como la migraña.
El método más utilizado hoy día para medir la actividad cerebral en detalle consiste en implantar electrodos de metal en el cerebro, un procedimiento que se practica en pacientes que tienen que pasar por una cirugía de este órgano. Sin embargo, estos electrodos tienen una resolución limitada y por sus propiedades eléctricas no son capaces de detectar actividad de frecuencias inferiores a los 0,1 hertzios (Hz).
“Estas frecuencias reflejan la actividad sincronizada de distintas áreas del cerebro y recientemente se están relacionando con algunas patologías como la epilepsia”, declara Jose Garrido, investigador Icrea en el ICN2 que ha codirigido el trabajo. “Estamos interesados en concreto en unas señales de muy baja frecuencia llamadas tsunamis cerebrales, que se generan en ciertas áreas, no se sabe por qué, y se propagan por todo el cerebro”.
La investigación liderada desde el IMB-CNM y el ICN2, en la que también han participado el Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), el Instituto Idibaps y el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), ha tratado de acceder a este tipo de actividad desarrollando unos dispositivos que consisten en un polímero flexible, de tan sólo 5 micras de espesor –una micra es una milésima parte de un milímetro–, al que han añadido una capa de grafeno.
El grafeno es un material de cualidades singulares. Está formado por carbono, igual que el grafito o el diamante, pero sus átomos están organizados en una capa de sólo dos dimensiones. Su estructura lo hace muy flexible, además de resistente, compatible con los tejidos biológicos y buen conductor de la electricidad. Gracias a estas propiedades, los investigadores han dotado a los implantes de una red de transistores en lugar de electrodos, lo que permite detectar el campo eléctrico del cerebro con una sensibilidad y una resolución mucho mayores, incluso en frecuencias por debajo de 0,1 Hz.
Según han publicado esta última semana en la revista Nature Materials, los autores han probado sus implantes en ratas y han logrado registrar la elusiva actividad cerebral de muy baja frecuencia.
En los pacientes con epilepsia que no responden al tratamiento con fármacos, la única forma de frenar los ataques es extirpar la zona del cerebro que los genera. “Al registrar las señales de muy baja frecuencia, los cirujanos piensan que van a tener la capacidad de localizar de forma mucho más específica el foco epiléptico en estos pacientes”, afirma Jose Garrido.
Asimismo, detectar de forma prematura los tsunamis cerebrales podría ayudar a prevenir y tratar el daño que se produce en patologías como el ictus o en lesiones cerebrales. «Aún no se sabe si estos tsunamis son la causa del daño o un mero efecto colateral de la patología, pero por el momento pueden servir como indicador», explica Garrido.
“Nuestro objetivo es empezar a hacer ensayos clínicos en pacientes dentro de dos o tres años para estas aplicaciones”, asegura el investigador del ICN2. Por otra parte, los implantes podrían constituir una valiosa herramienta para la investigación de otros trastornos neurológicos, como la migraña, en modelos animales. Sus desarrolladores ya han solicitado una patente para esta tecnología.
