La interface cerebral no invasiva “Stentrode” en pruebas
- DARPA
- 18 feb 2016
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El "Stentrode", creado por el Laboratorio Vascular Bionics de la Universidad de Melbourne, adapta un stent comercial para incluir una serie de electrodos de grabación.
El dispositivo se introduce en el cerebro a través de los vasos sanguíneos del cuello, evitando así muchos de los riesgos asociados con la colocación tradicional de implantes neuronales a través de cirugía de cerebro abierta.
Un equipo de investigadores, financiado por DARPA, ha creado un dispositivo de grabación neuronal novedoso que puede ser implantado en el cerebro a través de los vasos sanguíneos, lo que reduce la necesidad de cirugía invasiva y los riesgos asociados a la rotura de la barrera hematoencefálica.
La tecnología fue desarrollada en el seno del programa Reliable Neural-Interface Technology (RE-NET), que ofrece nuevas posibilidades de ampliar de forma segura el uso de interfaces cerebro-máquina (IMC) para el tratamiento de discapacidades físicas y trastornos neurológicos.
En un artículo publicado en la revista Nature Biotechnology, investigadores del Vascular Bionics Laboratory de la Universidad de Melbourne, dirigido por el neurólogo Thomas Oxley, describen los resultados de una prueba de concepto de un estudio realizado en ovejas, que demuestra las mediciones de alta fidelidad tomadas del cortex motor de la región del cerebro responsable de controlar el movimiento voluntario, usando un nuevo dispositivo del tamaño de un pequeño clip.
Este nuevo dispositivo que el equipo de Oxley ha bautizado con el nombre de "Stentrode," fue adaptado a partir de un stent comercial, una herramienta terapéutica familiar para la limpieza y la reparación de los vasos sanguíneos para incluir una serie de electrodos.
Los investigadores aceptaron el doble reto de hacer el dispositivo lo suficientemente flexible como para pasar con seguridad a través de los vasos sanguíneos que se curvan, pero lo bastante rígido como para que pudiera emerger del tubo de conducción a su destino.
Mientras que los dispositivos de electrodos tradicionales se implantan en el cerebro a través de una intervención quirúrgica que requiere abrir el cráneo, el stentrode se introduce vía angiografía por catéter, un procedimiento de mucho menos riesgo. El catéter se inserta en un vaso sanguíneo en el cuello y, luego, los investigadores utilizan imágenes en tiempo real para guiar el Stentrode a una ubicación precisa en el cerebro donde, a continuación, se expande y se adhiere a las paredes del vaso sanguíneo para leer la actividad de las neuronas cercanas.
La tecnología Stentrode aprovecha técnicas bien establecidas desde el campo de la cirugía endovascular, que utiliza los vasos sanguíneos como portales de acceso a las estructuras profundas, al tiempo que reduce en gran medida el trauma asociado con la cirugía abierta. Las técnicas endovasculares se utilizan habitualmente para la reparación quirúrgica de los vasos sanguíneos dañados y para la instalación de dispositivos tales como stents y electrodos de estimulación para marcapasos cardíacos.
Para este estudio, el equipo de investigación puso el Stentrode en una vena cortical superficial que recubre la corteza motora, donde pudo detectar señales eléctricas generadas por las neuronas motoras superiores del cerebro que señalan información sobre el movimiento.
"DARPA había demostrado previamente el control cerebral de una prótesis por pacientes paralizados, provistos de electrodos implantados en la corteza motora del cerebro durante la cirugía abierta tradicional," dijo Doug Weber, el director del programa de RE-NET. "Al reducir la necesidad de cirugía invasiva, el Stentrode puede allanar el camino para implantaciones más prácticas, de este tipo de aplicaciones que cambia la vida de las interfaces cerebro-máquina".
Los resultados publicados demuestran que la medición de las señales del cerebro con el Stentrode son cuantitativamente similares a las realizadas por instrumentos comerciales de electrocorticografía superficial disponibles, implantados durante operaciones de cirugía cerebral abierta.
Además, el estudio logró grabaciones en ovejas que se movían libremente durante al menos 190 días, lo que indica que la implantación del dispositivo podría ser segura para su uso durante largos periodos de tiempo.
El equipo de investigación está planeando la primera prueba en humanos en 2017, en el Hospital Royal Melbourne en Melbourne, Australia.