Los electrodos implantados en el cerebro ayudan a aliviar síntomas como los temblores intrusivos asociados con la enfermedad de Parkinson. Pero las sondas actuales enfrentan limitaciones debido a su tamaño e inflexibilidad. "El cerebro es blando y estos implantes son rígidos", dijo Shaun Patel. Aproximadamente cuatro añosHace poco, cuando descubrió las alternativas ultraflexibles de Charles M. Lieber, vio el futuro de las interfaces cerebro-máquina.
En una perspectiva reciente titulada "Precision Electronic Medicine", publicado en Biotecnología de la naturaleza , Patel, miembro de la facultad de la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital General de Massachusetts, y Lieber, profesor de la Universidad Joshua y Beth Friedman, argumentan que la neurotecnología está en la cúspide de un renacimiento importante. A lo largo de la historia, los científicos han desdibujado las líneas de disciplina paraabordar problemas más grandes que sus campos individuales. El Proyecto Genoma Humano, por ejemplo, convocó a equipos internacionales de científicos para mapear genes humanos más rápido de lo que sería posible.
"La próxima frontera es realmente la fusión de la cognición humana con las máquinas", dijo Patel. Él y Lieber ven la electrónica de malla como la base de esas máquinas, una forma de diseñar un tratamiento electrónico personalizado para casi cualquier cosa relacionada con el cerebro.
"Todo se manifiesta fundamentalmente en el cerebro. Todo. Todos tus pensamientos, tus percepciones, cualquier tipo de enfermedad", dijo Patel.
Los científicos pueden determinar las áreas generales del cerebro donde se originan la toma de decisiones, el aprendizaje y las emociones, pero el seguimiento de los comportamientos a neuronas específicas sigue siendo un desafío. En este momento, cuando los complejos circuitos del cerebro comienzan a comportarse mal o degradarse debido a enfermedades psiquiátricascomo la adicción o el trastorno obsesivo-compulsivo, enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson o el Alzheimer, o incluso el envejecimiento natural, los pacientes solo tienen dos opciones para la intervención médica: medicamentos o, cuando fallan, electrodos implantados.
Las drogas como L-dopa pueden calmar los temblores que impiden que alguien con Parkinson realice tareas simples como vestirse y comer. Pero debido a que las drogas afectan más que solo su objetivo, incluso los efectos secundarios comunes de L-dopa pueden ser severos, desde náuseas hastadepresión a ritmos cardíacos anormales.
Cuando los medicamentos ya no funcionan, los electrodos aprobados por la FDA pueden proporcionar alivio a través de la estimulación cerebral profunda. Al igual que un marcapasos, un paquete de baterías debajo de la clavícula envía pulsos eléctricos automáticos a dos implantes cerebrales. Lieber dijo que cada electrodo "parece un lápiz. Es grande."
Durante la implantación, los pacientes con Parkinson están despiertos, por lo que los cirujanos pueden calibrar los pulsos eléctricos. Marque la electricidad y los temblores se calmarán. "Casi instantáneamente, puede ver a la persona recuperar el control de sus extremidades", dijo Patel. "Sopla".mi mente."
Pero, al igual que con L-dopa, los electrodos grandes estimulan más que sus objetivos previstos, causando a veces efectos secundarios graves como impedimentos del habla. Y, con el tiempo, el sistema inmunitario del cerebro trata los implantes rígidos como objetos extraños: células inmunes neuronales células gliales envuelven al invasor percibido, desplazando o incluso matando neuronas y reduciendo la capacidad del dispositivo para mantener el tratamiento.
En contraste, la electrónica de malla de Lieber casi no provoca respuesta inmune. Con una proximidad cercana y a largo plazo a las mismas neuronas, los implantes pueden recopilar datos sólidos sobre cómo las neuronas individuales se comunican con el tiempo o, en el caso de trastornos neurológicos, no lograneventualmente, dicha tecnología podría rastrear cómo hablan también los subtipos neuronales específicos, todo lo cual podría conducir a un mapa más limpio y preciso de la red de comunicación del cerebro.
Con objetivos de mayor resolución, los electrodos futuros pueden actuar con mayor precisión, eliminando efectos secundarios no deseados. Si eso sucede, dijo Patel, podrían ajustarse para tratar cualquier trastorno neurológico. Y, a diferencia de los electrodos actuales, los Lieber ya han demostrado un truco valiosopropios: fomentan la migración neural, potencialmente guiando a las neuronas recién nacidas a áreas dañadas, como bolsas creadas por un accidente cerebrovascular.
"El potencial para ello es sobresaliente", dijo Patel. "En mi opinión, veo esto al nivel de lo que comenzó con el transistor o las telecomunicaciones".
El potencial llega más allá de la terapéutica: los electrodos adaptativos podrían proporcionar un mayor control sobre prótesis o incluso extremidades paralizadas. Con el tiempo, podrían actuar como sustitutos neuronales, reemplazando los circuitos dañados para restablecer las redes de comunicación rotas y recalibrar en función de la retroalimentación en vivo ".realmente podría interactuar de manera precisa y a largo plazo y también proporcionar información de retroalimentación ", dijo Lieber," realmente podría comunicarse con el cerebro de la misma manera que el cerebro se comunica dentro de sí mismo ".
Algunas compañías tecnológicas importantes también están ansiosas por defender las interfaces cerebro-máquina. Algunas, como Neuralink de Elon Musk, que planea dar a los pacientes paralíticos el poder de trabajar con computadoras con sus mentes, se centran en aplicaciones de asistencia. Otras tienen planes más amplios:Facebook quiere que las personas envíen mensajes de texto imaginando las palabras, y Kernel de Brian Johnson espera mejorar las habilidades cognitivas.
Durante sus estudios posdoctorales, Patel vio cómo un pequeño impulso de electricidad, no más de 500 milisegundos de estimulación, podía controlar la capacidad de una persona para tomar una decisión segura o impulsiva. Después de un pequeño golpe, los sujetos que casi siempre elegíanla apuesta arriesgada, en cambio, fue con la opción segura. "No tendrías idea de que sucedió", dijo Patel. "No lo sabes. Está más allá de tu conciencia".
Tal poder exige un intenso escrutinio ético. Para las personas que luchan para combatir la adicción o el trastorno obsesivo compulsivo, un regulador de pulso externo podría mejorar significativamente su calidad de vida. Pero, las compañías que operan esos reguladores podrían acceder a los datos más personales de sus clientes: supensamientos, y, si el aprendizaje y la memoria mejorados están a la venta, ¿quién puede comprar un cerebro mejor? "Uno debe tener un poco de cuidado con la ética involucrada si está tratando de hacer un ser sobrehumano", dijo Lieber.poder ayudar a las personas es mucho más importante para mí en este momento "
La electrónica de malla todavía tiene varios desafíos importantes que superar: aumentar la cantidad de electrodos implantados, procesar la inundación de datos que entregan esos implantes y alimentar esa información nuevamente en el sistema para permitir la recalibración en vivo.
"Siempre bromeo en las conversaciones diciendo que estoy haciendo esto porque mi memoria ha empeorado un poco más de lo que solía ser", dijo Lieber. "Eso es envejecimiento natural. ¿Pero tiene que ser así? ¿Qué pasaría si pudiera¿corregirlo? "Si él y Patel logran estimular a los investigadores en torno a la electrónica de malla, la pregunta podría no ser si sino cuándo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Caitlin McDermott-Murphy. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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