Un equipo de investigadores da Universidade de Tel Aviv (TAU), en Israel, logrou restaurar nunha rata unha función cerebral previamente inhabilitada, mediante o implante dun cerebelo artificial.
Este avance abre unha nova vía á posibilidade de desenvolver implantes cerebrais que substitúan áreas do cerebro humano danadas por infartos cerebrais ou outras condicións. Estes implantes poderían axudar mesmo a recuperar procesos de aprendizaxe perdidos por efecto do envellecemento.
Comunicación en dúas direccións
Segundo publica a revista Newscientist, os implantes de cóclea ou as extremidades artificiais probaron xa que é posible conectar dispositivos electrónicos ao cerebro. Non obstante, ata agora, estes dispositivos permitiron só a comunicación nunha dirección, dende o dispositivo ata o cerebro ou viceversa.
O que conseguiron o investigador da Universidade de Tel Aviv, Matti Mintz, e os seus colaboradores foi crear un cerebelo sintético que pode recibir sinais sensoriais do madeiro cerebral, unha rexión que actúa como medio de transmisión da información neurolóxica procedente do resto do corpo.
Pero non só iso: este cerebelo artificial é capaz de interpretar os devanditos sinais e, despois, enviar un sinal a outra rexión diferente do mesmo madeiro cerebral, que á súa vez impulsa ás neuronas motoras para que se execute un movemento.
Segundo explicou Mintz no último encontro Strategies for Engineered Negligible Senescence, organizado pola Sens Foundation de California e celebrado en Cambridge, este logro probaría que se pode "rexistrar información procedente do cerebro, analizala de xeito similar a como fai a rede biológica, e devolvela ao cerebro de novo”.
Desenvolvemento do experimento
Unha das funcións do cerebelo natural é axudar a coordinar e a cronometrar os movementos. Isto, xunto ao feito de que o cerebelo ten unha arquitectura neuronal sinxela, convérteo nunha rexión do cerebro óptima para a súa reprodución sintética. Mintz afirma que "coñecemos a anatomía do cerebelo e algúns dos seus comportamentos case perfectamente".
Os científicos analizaron os sinais enviados a un cerebelo real e os sinais que este xeraba como resposta. Despois, usaron esta información para crear unha versión artificial do cerebelo nun chip, que foi situado no exterior do cranio da rata e conectado ao cerebro desta a través de electrodos.
Para probar o chip, en primeiro lugar anestesiouse á rata e incapacitóuselle o seu cerebelo real. Despois, intentouse ensinar ao animal un reflexo motor condicionado, un pestanexo, mediante a combinación dun ton auditivo e un refacho de aire vertido sobre os seus ollos.
O animal foi incapaz de aprender este reflexo antes de que lle fose incorporado o chip. Non obstante, unha vez que lle foi conectado o cerebelo sintético, comportouse como un animal corrente, e aprendeu a relacionar o son coa necesidade de pestanexar. Polo tanto, o circuíto artificial funcionou como un circuíto neurolóxico natural.
O seguinte paso que pretenden dar os investigadores é modelar áreas máis extensas do cerebelo, que permitan aprender secuencias de movementos, e probar un novo chip con estas características noutro animal consciente.
Segundo un dos colaboradores de Mintz, o investigador Robert Prueckl, de Guger Technologies en Graz, Austria, novos avances poderían producirse co desenvolvemento de softwares mellorados e mellores técnicas de implantación de electrodos. O obxectivo último será fabricar chips que mimetizar áreas complexas do cerebro.
Contexto da investigación
Na súa presentación no encontro da Sens Foundation, Mintz explicou que a calidade e a esperanza de vida humanas se ven condicionadas por numerosas enfermidades cerebrais. Na actualidade, a recuperación destes problemas está baseada en intervencións dirixidas á activación de procesos de auto-reparación cerebral.
Espérase que futuros avances en intervencións biolóxicas, como as intervencións xenéticas ou as terapias con células nai poidan promover a recuperación neuronal. Pero outra estratexia factible sería a de substituír microcircuítos neuronais naturais polos seus análogos sintéticos.
Décadas de interacción entre as investigacións científicas, os desenvolvementos tecnolóxicos e a demanda clínica crecente deron lugar a novas técnicas de rexistro e estimulación de diversas áreas do cerebro.
Ata a data, a estimulación do cerebro conseguiu paliar unha gama de síntomas do Parkinson ou do Trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), e as análises en rexións cerebrais profundas permitiron detectar a orixe neuronal dos ataques epilépticos. A esperanza é que estas dúas técnicas poidan ser interconectadas por un procesador a tempo real, e utilizadas en sincronía co cerebro.
"O noso obxectivo", escribe Mintz, "era probar a factibilidade dunha metodoloxía híbrida de circuíto pechado para a rehabilitación de funcións cerebrais, mediante a substitución dun microcircuíto cerebral danado,". Os resultados obtidos demostraron que esta metodoloxía funciona.
AVANCE PREVIO
En xuño de 2010, Mintz e os seus colaboradores anunciaron a creación doutro chip, o Rehabilitation Nano Chip ou ReNaChip, capaz, de proporcionar unha estimulación precisa a rexións profundas do cerebro, o que permitiría aliviar os efectos de trastornos como a depresión ou o Parkinson. Estes trastornos requiren dunha estimulación neuronal de gran precisión.
Pero, ademais, segundo publicou a Universidade de Tel Aviv nun comunicado, o ReNaChip podería usarse nun futuro para restaurar funcións cerebrais perdidas despois dun traumatismo producido por un accidente de tráfico ou un infarto cerebral.
A metodoloxía utilizada polos investigadores neste caso consistiu en rexistrar actividade neuronal a través de electrodos implantados en áreas danadas do cerebro. A partir da análise desta actividade, desenvolvéronse algoritmos para a estimulación da actividade neuronal corrente, que foron programados dentro do microchip para a súa posterior implantación no cerebro.
No hay comentarios:
Publicar un comentario