Un equipo de Northwestern University desarrolló un implante cerebral capaz de transmitir información mediante secuencias de luz, sin necesidad de recurrir a los sentidos tradicionales como la vista, el oído o el tacto. El sistema, completamente flexible y alimentado de forma inalámbrica, se coloca entre el cuero cabelludo y el cráneo, donde emite microdestellos programables que activan neuronas sensibles a la luz en distintas zonas de la corteza.
El avance se basa en optogenética, una técnica que modifica genéticamente a ciertas neuronas para que respondan a estímulos luminosos. Los métodos convencionales requieren cables ópticos y hardware voluminoso que restringen el movimiento; en contraste, esta plataforma utiliza una matriz de hasta 64 micro-LEDs distribuidos sobre una lámina fina y blanda que se adapta a la forma del cráneo. La iluminación atraviesa el hueso y alcanza profundidades suficientes para activar redes neuronales de forma simultánea, algo que se acerca más a la actividad distribuida que caracteriza a las sensaciones naturales.
En pruebas con ratones modificados genéticamente, los investigadores entrenaron a los animales para asociar un patrón específico de estimulación cortical con una recompensa. Las secuencias luminosas actuaron como señales artificiales dirigidas a cuatro regiones del cerebro. Los animales aprendieron a reconocer el patrón objetivo entre múltiples variaciones y a tomar decisiones basadas únicamente en esa estimulación interna, lo que demuestra que el cerebro puede interpretar estas señales como información con significado.
El sistema representa una evolución respecto a versiones anteriores que sólo activaban un punto cortical. La nueva matriz permite controlar intensidad, frecuencia y temporalidad en cada micro-LED, generando combinaciones prácticamente ilimitadas. Esta flexibilidad amplia el espectro de experimentos posibles, desde estudios básicos sobre cómo el cerebro aprende códigos sensoriales hasta simulaciones de actividad parecida a estímulos reales. Además, su diseño minimiza la invasión y evita penetrar el tejido cerebral, lo que reduce riesgos quirúrgicos y evita interferencias en el comportamiento natural de los animales.
Los investigadores planean aumentar la complejidad de los patrones y explorar cuántas señales diferentes puede distinguir el cerebro. También trabajan en versiones con más emisores, mayor resolución espacial y longitudes de onda capaces de alcanzar capas más profundas. A largo plazo, tecnologías de este tipo podrían contribuir al desarrollo de nuevas formas de retroalimentación sensorial en prótesis avanzadas, sistemas para modular dolor sin fármacos, herramientas de rehabilitación neurológica e incluso interfaces cerebro-máquina más ricas y precisas.
Por: Cipactli Vargas
Fuentes:
Northwestern Now
Wireless device ‘speaks’ to the brain with light
Nature Neuroscience
Wireless multilateral devices for optogenetic studies of individual and social behaviors
