El nuevo chip inalámbrico implantable del NCSU podría ayudar a combatir el Alzheimer y el Parkinson
Fecha de publicación:RALEIGH – Los investigadores han desarrollado un chip que funciona de forma inalámbrica y puede implantarse quirúrgicamente para leer señales neuronales y estimular el cerebro con luz y corriente eléctrica. La tecnología se ha demostrado con éxito en ratas y está diseñada para usarse como herramienta de investigación.
"Nuestro objetivo era crear una herramienta de investigación que pueda usarse para ayudarnos a comprender mejor el comportamiento de diferentes regiones del cerebro, particularmente en respuesta a diversas formas de estimulación neuronal", dice Yaoyao Jia, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo. y profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Esta herramienta nos ayudará a responder preguntas fundamentales que luego podrían allanar el camino para avances en el tratamiento de trastornos neurológicos como el Alzheimer o la enfermedad de Parkinson".
La nueva tecnología tiene dos características que la diferencian del estado del arte anterior.
Primero, es completamente inalámbrico. Los investigadores pueden alimentar el chip de 5×3 mm2, que tiene una bobina receptora de energía integrada, aplicando un campo electromagnético. Por ejemplo, en las pruebas que hicieron los investigadores con ratas de laboratorio, el campo electromagnético rodeó la jaula de cada rata, por lo que el dispositivo estaba completamente encendido independientemente de lo que estuviera haciendo la rata. El chip también es capaz de enviar y recibir información de forma inalámbrica.
La segunda característica es que el chip es trimodal, lo que significa que puede realizar tres tareas.
Los chips de interfaz neuronal de última generación de este tipo pueden hacer dos cosas: pueden leer señales neuronales en regiones específicas del cerebro detectando cambios eléctricos en esas regiones; y pueden estimular el cerebro introduciendo una pequeña corriente eléctrica en el tejido cerebral.
El nuevo chip puede hacer ambas cosas, pero también puede iluminar el tejido cerebral, una función llamada estimulación óptica. Pero para que la estimulación óptica funcione, primero hay que modificar genéticamente las neuronas específicas para que respondan a longitudes de onda de luz específicas.
"Cuando se utiliza estimulación eléctrica, se tiene poco control sobre hacia dónde va la corriente eléctrica", dice Jia. “Pero con la estimulación óptica se puede ser mucho más preciso, porque sólo se modifican las neuronas a las que se desea apuntar para hacerlas sensibles a la luz. Este es un campo activo de investigación en neurociencia, pero carece de las herramientas electrónicas que necesita para avanzar. Ahí es donde entra en juego este trabajo”.
En otras palabras, al ayudar a los investigadores (literalmente) a arrojar luz sobre el tejido neuronal, el nuevo chip les ayudará (en sentido figurado) a arrojar luz sobre cómo funciona el cerebro.
El papel, "Un sistema en chip de interfaz neuronal implantable inalámbrico trimodal”, se publica en la revista Transacciones IEEE sobre circuitos y sistemas biomédicos. El artículo fue coautor de Ulkuhan Guler del Instituto Politécnico de Worcester; Yen-Pang Lai de Georgia Tech; Yan Gong, Arthur Weber y Wen Li de la Universidad Estatal de Michigan; y Maysam Ghovanloo de Bionic Sciences Inc.
El trabajo se realizó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) bajo la subvención 2024486. El trabajo también fue apoyado por el Centro ASSIST de NC State, financiado por la NSF, bajo la subvención EEC-1160483. La misión del Centro ASSIST es crear dispositivos portátiles autoalimentados capaces de realizar detección multimodal a largo plazo sin tener que reemplazar ni cargar baterías.
Fuente del artículo original: WRAL TechWire