los implantes neurales se utilizan para la estimulación cerebral profunda, la estimulación del nervio vago y las prótesis controladas por la mente
suena como ciencia ficción, pero un implante neural podría, dentro de muchos años, leer y editar los pensamientos de una persona. Los implantes neurales ya se están utilizando para tratar enfermedades, rehabilitar el cuerpo después de una lesión, mejorar la memoria, comunicarse con las extremidades protésicas y más.
el Departamento de Defensa de EE.UU. y los Institutos Nacionales de salud de EE.UU. (NIH) han dedicado cientos de millones de dólares en fondos para este sector. Los trabajos de investigación independientes sobre el tema aparecen en las principales revistas casi semanalmente.,
aquí, describimos tipos de implantes neuronales, explicamos cómo funcionan los implantes neuronales y proporcionamos ejemplos que demuestran lo que estos dispositivos pueden hacer.
¿Qué es un implante neural?
un implante neural es un dispositivo colocado dentro del cuerpo que interactúa con las neuronas.
Las neuronas son células que se comunican en el lenguaje de la electricidad. Disparan impulsos eléctricos en patrones particulares, como el código Morse. Un implante es un dispositivo hecho por el hombre que se coloca dentro del cuerpo a través de una cirugía o una inyección.,
un implante neural, entonces, es un dispositivo—típicamente un electrodo de algún tipo-que se inserta en el cuerpo, entra en contacto con tejidos que contienen neuronas e interactúa con esas neuronas de alguna manera.,
con estos dispositivos, es posible registrar la actividad neuronal nativa, lo que permite a los investigadores observar los patrones por los cuales los circuitos neuronales saludables se comunican. Los implantes neuronales también pueden enviar pulsos de electricidad a las neuronas, anulando los patrones de disparo nativos y forzando a las neuronas a comunicarse de una manera diferente.
En otras palabras, los implantes neuronales permiten a los científicos hackear el sistema nervioso. Llámelo neuromodulación, electrocéuticos o bioelectrónica: las intervenciones que involucran implantes neuronales tienen el potencial de convertirse en herramientas médicas tremendamente poderosas.,
considere las funciones del sistema nervioso: controla el pensar, ver, oír, sentir, moverse y orinar, por nombrar algunas. También controla muchos procesos involuntarios, como la función de los órganos y los sistemas inflamatorios, respiratorios, cardiovasculares e inmunitarios del cuerpo.
«cualquier cosa que haga el sistema nervioso podría ser ayudada o curada por una intervención eléctricamente activa, si supiéramos cómo hacerlo», dice Gene Civillico, neurocientífico de los NIH, que dirige el programa de financiamiento de estimulación nerviosa periférica SPARC de la agencia.
¿cómo se utilizan los implantes neuronales?,
uno de los usos clínicos más establecidos de los implantes neuronales es en un tratamiento llamado estimulación cerebral profunda, o DBS. En esta terapia, los electrodos se colocan quirúrgicamente en lo profundo del cerebro, donde estimulan eléctricamente estructuras específicas en un esfuerzo por reducir los síntomas de varios trastornos cerebrales.
La administración de alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) aprobó por primera vez el uso de DBS en 1997 para el temblor esencial. Desde entonces, la FDA u otros reguladores globales han aprobado DBS para la enfermedad de Parkinson, distonía, tinnitus, epilepsia, trastorno obsesivo-compulsivo y dolor neuropático. DBS también está siendo investigado como un tratamiento para el síndrome de Tourette y trastornos psiquiátricos como la depresión. Se estima que más de 150,000 personas en todo el mundo han recibido un implante de DBS.,
Los investigadores también han invertido mucho tiempo en manipular el nervio vago utilizando implantes neuronales. El nervio vago conecta la mayoría de nuestros órganos clave con el tronco encefálico, y los investigadores están hackeando esta autopista de comunicación en un esfuerzo por tratar la insuficiencia cardíaca, el accidente cerebrovascular, la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn, la epilepsia, la diabetes tipo 2, la obesidad, la depresión, la migraña y otras dolencias.
algunos de los experimentos más emotivos que involucran implantes neuronales han venido con la estimulación de la médula espinal, también conocida como estimulación epidural. El tratamiento ha permitido a un puñado de personas con parálisis en la parte inferior de sus cuerpos moverse, pararse e incluso caminar una corta distancia por primera vez desde que sufrió lesiones en la médula espinal.
tal vez ninguna investigación de neuromodulación ha cautivado la imaginación del público más que las prótesis controladas por la mente., Estos sistemas permiten a los amputados controlar manos, brazos y piernas robóticas-de manera rudimentaria-usando sus pensamientos. Esto se puede lograr con un implante neural en el cerebro o en la extremidad por encima de la amputación. Algunas de estas extremidades robóticas también pueden proporcionar retroalimentación sensorial al estimular los nervios justo por encima de la amputación, dando al usuario una idea de lo que está tocando.
y luego están las cosas que aparecen como ciencia ficción. Los investigadores han mejorado con éxito la capacidad de memoria de las personas para tareas específicas al estimular las estructuras cerebrales de manera precisa. Los individuos tetrapléjicos con implantes cerebrales han operado computadoras y han escrito oraciones usando solo sus pensamientos., Hay un algoritmo que puede determinar el estado de ánimo de una persona basándose únicamente en la actividad cerebral. Un par de compañías han traído con éxito al mercado implantes que corrigen la comunicación neuronal entre el ojo y el cerebro. Elon Musk dice que su compañía Neuralink planea sincronizar nuestros cerebros con IA.
¿qué sigue para los implantes neuronales?
la invasividad de cualquier implante limita su uso. Es difícil justificar una cirugía cerebral o espinal a menos que una persona tenga una necesidad médica grave. Así que los ingenieros están constantemente inventando mejores dispositivos que llegan a lo profundo del cuerpo con menos impacto en los tejidos.,
«Los ingenieros están continuamente empujando los límites de lo que es técnicamente posible», dice David McMullen, jefe de programa del programa de Neuromodulación y neuroestimulación del Instituto Nacional de salud Mental de los Estados Unidos. «Se trata de disminuir la carga quirúrgica, aumentar la naturaleza crónica del implante y tratar constantemente de obtener electrodos cada vez más pequeños que cubran un área más amplia del cerebro», dice.,
Los ingenieros han inventado implantes cerebrales del tamaño de polvo, electrodos que trepan los nervios como una enredadera, electrodos hechos de materiales flexibles como un hilo nanoelectrónico, electrodos similares a stent o «stentrodes», que pueden llegar al cerebro a través de los vasos sanguíneos y registrar la actividad eléctrica, Malla electrónica inyectable hecha de nanohilos de silicio, electrodos que se pueden inyectar en el cuerpo como un líquido y luego endurecerse en una sustancia elástica similar a un caramelo, y más.,
la neuromodulación puede incluso realizarse de forma no invasiva utilizando electrodos o bobinas magnéticas colocadas sobre o cerca de la piel. La estrategia ha demostrado ser eficaz para algunas condiciones, aunque hasta ahora no tiene la especificidad o eficacia de los implantes.
pero estos dispositivos innovadores solo nos llevan hasta el momento., «Hay una idea errónea de que los obstáculos son principalmente técnicos, como la única razón por la que no tenemos dispositivos controlados por el pensamiento es porque nadie ha hecho un electrodo lo suficientemente flexible todavía», dice Civillico en NIH.
Los investigadores todavía necesitan una comprensión básica de la fisiología de los circuitos neuronales, dice Civillico. Necesitan mapas de cómo se comunican las neuronas y los efectos específicos de estos circuitos en el cuerpo y el cerebro. Sin estos mapas, Incluso los implantes más innovadores están disparando efectivamente impulsos eléctricos en la oscuridad.
