Las actuales terapias de estimulación neuronal requieren implantes para tratar ciertas enfermedades cerebrales en humanos. Sin embargo, un grupo de investigadores dirigido por los neuroingenieros de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, ha conseguido recientemente activar a distancia circuitos cerebrales en moscas de la fruta, lo que podría representar una nueva forma de curar cerebros humanos.
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En un estudio publicado en la revista Nature Materials, los científicos utilizaron señales magnéticas para activar neuronas específicas que controlaban la posición del cuerpo de moscas de la fruta que se movían libremente en un recinto.
Para lograrlo, los investigadores utilizaron la ingeniería genética para expresar un canal iónico especial sensible al calor en las neuronas que hacía que las moscas extendieran parcialmente sus alas, que es un gesto habitual de apareamiento.
A continuación, los investigadores inyectaron nanopartículas magnéticas que podían calentarse mediante un campo magnético aplicado. Una cámara aérea observó a las moscas mientras se movían libremente por un recinto situado encima de un electroimán.
Al cambiar el campo del imán de una manera determinada, los científicos podían calentar las nanopartículas y activar las neuronas.
“Al reunir a expertos en ingeniería genética, nanotecnología e ingeniería eléctrica pudimos unir todas las piezas y demostrar que esta idea funciona. Fue realmente un esfuerzo de equipo de científicos de talla mundial con los que tuvimos la suerte de trabajar”, dijo a Metro Jacob Robinson, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Rice y autor del estudio.
El análisis de vídeo de los experimentos mostró que las moscas con las modificaciones genéticas adoptaron la postura de plegado de alas aproximadamente medio segundo después de que cambiara el campo magnético.
Robinson cree que la capacidad de activar células seleccionadas genéticamente en momentos precisos podría ser una poderosa herramienta para el estudio del cerebro, el tratamiento de enfermedades y el desarrollo de tecnología de comunicación directa cerebro-máquina.
“El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones específicas del cerebro en los seres humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar nunca una cirugía”, declaró.
En respuesta al hecho de que algunas personas temen que esta tecnología pueda utilizarse para controlar nuestros cerebros sin consentimiento, Robinson comentó que es imposible.
“Por lo que sabemos, no existe ninguna tecnología capaz de controlar a largo plazo las células cerebrales seleccionadas, y eso me parece perfectamente bien”, concluyó el investigador.
“La comunidad científica está buscando herramientas que sean a la vez increíblemente precisas, pero también mínimamente invasivas para estudiar el cerebro o para tratar trastornos neurológicos”.
— Jacob Robinson, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Rice, EE.UU.
50
veces más rápido ocurre la activación de los circuitos neuronales con la nueva tecnología en comparación con las mejores técnicas anteriores.
Ve el vídeo de la nueva tecnología en acción:
¿Cómo pueden los científicos controlar las moscas de la fruta?
-Herman Dierick, profesor asociado de genética molecular y humana en el Baylor College of Medicine, ayudó a crear moscas de la fruta modificadas genéticamente con sensores de temperatura especiales en circuitos neuronales específicos.
-Luego, los científicos inyectaron nanopartículas magnéticas en estas moscas para poder calentarlas con un campo magnético.
-Esta combinación de células cerebrales modificadas genéticamente y nanopartículas magnéticas permitió a los científicos controlar a distancia estos circuitos al encender un campo magnético.
Entrevista
Jacob Robinson,
profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Rice, EE.UU.
P: ¿Por qué decidieron crear una tecnología para controlar a distancia las moscas de la fruta?
- Nos interesaba saber cómo podíamos crear herramientas que permitieran a los neurocientíficos activar a distancia circuitos específicos con una sincronización precisa para poder estudiar mejor el cerebro de los animales. Aunque se habían utilizado campos magnéticos en combinación con nanopartículas para hacer esto, el tiempo de respuesta era de varios segundos, por lo que no era lo suficientemente preciso como para sincronizar la manipulación con las entradas sensoriales o el comportamiento. El estudiante de posgrado Charles Sebesta argumentó que existen sensores de temperatura especiales en las moscas de la fruta que podrían hacer que este control magnético remoto fuera mucho más rápido, así que empezamos a trabajar con moscas de la fruta para probar esta idea.
P: Algunos titulares dicen que ustedes ‘hackearon’ el cerebro de las moscas. ¿Es eso cierto?
- No estoy seguro de lo que significa ‘hackear el cerebro’. Hemos diseñado estos archivos para poder controlar neuronas específicas en sus cerebros con un imán. Si eso es ‘hackear’, eso es lo que hicimos.
P: ¿Qué aplicación puede tener esta nueva tecnología?
- En el caso de los seres humanos, esta tecnología significa que podría ser posible proporcionar terapias de estimulación neuronal dirigida sin implantar un estimulador quirúrgico, que es lo que se hace hoy en día. Este enfoque menos invasivo podría significar menos riesgo para el paciente y terapias más eficaces.
P: El concepto de controlar o intervenir a distancia el cerebro de alguien suena un poco peligroso...
- La tecnología funciona a una distancia de sólo unos centímetros o en cámaras especiales del tamaño de un ratón. Así que, a no ser que lleves un casco o un ratón, no hay peligro de que un tercero te controle a distancia.