El BCI de InBrain es una lámina transparente que se encuentra en la superficie del cerebro. Tiene la mitad del grosor de un cabello humano y contiene 48 pequeños electrodos de grafeno que miden 25 micrómetros cada uno. La empresa está desarrollando un segundo tipo de implante que penetra el tejido cerebral y puede proporcionar estimulación eléctrica precisa. Aunque su primer dispositivo podrá utilizarse solo para mapear el cerebro, Aguilar defiende que la empresa también está integrando los dos implantes y planea probarlos juntos como tratamiento para trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson.
La estimulación cerebral profunda, o ECP, en la que se coloca un electrodo metálico con forma de aguja en el tejido cerebral, ya es un tratamiento aprobado para el Parkinson, la epilepsia y otras afecciones. Implica administrar una corriente eléctrica para interrumpir las señales cerebrales irregulares que provocan temblores y otros síntomas de movimiento. Actualmente, la mayoría de los sistemas DBS estimulan constantemente, tenga o no algún síntoma el paciente. Con el tiempo, el sistema nervioso se adapta a esta estimulación constante y sus efectos desaparecen. InBrain pretende mejorar la estimulación cerebral profunda mediante el uso de su dispositivo de superficie para detectar biomarcadores relacionados con la función motora y luego administre estimulación solo según sea necesario con el electrodo penetrante.
El material de carbono supera a cualquier metal.
Tradicionalmente, se han utilizado metales para los electrodos porque tienen una alta conductividad. Por eso son buenos para captar la actividad cerebral, es decir, las ráfagas de electricidad que se emiten cuando las neuronas se comunican entre sí. Los electrodos metálicos se usan comúnmente en DBS y en interfaces cerebro-computadora para ayudar a las personas con parálisis a usar dispositivos digitales con el pensamiento. Sin embargo, Christina Tringides, profesora asociada de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería en la Universidad Rice que no participa en InBrain, dice que Los electrodos metálicos tienen sus desventajas: son quebradizos y rígidos, mientras que el cerebro es blando y gelatinoso: «Es como poner una cuchara en un bol de gelatina o un cuchillo en un bloque de tofu».
El cerebro late con cada respiración, pero los electrodos metálicos permanecen en su lugar. Esta desalineación significa que cuando el cerebro se desplaza en el cráneo, los electrodos pueden causar hinchazón o cicatrices. Con el tiempo, estos problemas pueden dificultar la captación de señales neuronales. Los metales también se oxidan en el ambiente acuoso del cerebro, lo que hace que se degraden con el tiempo.. Lo ideal sería que los electrodos colocados en el cerebro duraran mucho tiempo para minimizar la repetición de intervenciones quirúrgicas en los pacientes: «Por eso se promueve el uso de otros materiales», sostiene Tringides.
¿Cuál será el futuro de los electrodos de grafeno?
Por su parte, el grafeno es un excelente conductor y no se oxida. Según Aguilar, el implante InBrain puede inyectar 200 veces más carga en el cerebro que los sistemas DBS actuales. El conjunto de superficie construido por la empresa también tiene 12 electrodos de estimulación compuestos por 8.400 microislas de grafeno que pueden proporcionar estimulación enfocada, pero en este estudio inicial en humanos, la estimulación no se activará.
Aguilar comparte que La versión comercial del implante tendrá unos 100 electrodos y la empresa también está desarrollando uno con 1.024 electrodos. Cuantos más electrodos, más datos cerebrales se podrán registrar. Como los puntos de grafeno son tan pequeños, el dispositivo también puede proporcionar una estimulación muy precisa. Las interfaces de la empresa también pueden tener aplicaciones para el tratamiento de pacientes con accidente cerebrovascular y epilepsia. Pero por ahora, InBrain tendrá que pasar su estudio de seguridad inicial. «Es la primera vez que se coloca grafeno en el cerebro de un ser humano, por lo que esperamos un gran resultado», concluye Aguilar.
Artículo publicado originalmente en CABLEADO. Adaptado por Alondra Flores.