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Desarrollado por equipos de China y Japón, el implante cerebral usa un hidrogel orgánico ultraflexible, tiene solo 9 micrómetros de grosor y 128 canales. En pruebas con conejos, mantuvo el 94% de la calidad de la señal después de 18 meses, pero la tecnología aún no ha sido probada en seres humanos.
Investigadores de China y Japón crearon un implante cerebral más fino que un cabello, con 128 canales y densidad de datos diez veces mayor que la de cualquier hidrogel anterior, que funcionó durante 550 días en conejos sin provocar inflamación ni cicatriz. Los resultados constan de un artículo científico y fueron noticiados por el periódico South China Morning Post (SCMP).
El dispositivo nació de una colaboración entre instituciones asiáticas de peso. Según el estudio, el implante cerebral fue desarrollado por la Universidad de Tsinghua, en Shenzhen, por la Universidad de Tokio y por el Instituto de Neurociencia de Shenzhen y Hong Kong, ligado a la Academia China de Ciencias. Hecho de un hidrogel orgánico conductor y con solo 9 micrómetros de grosor, mantuvo, en las pruebas con conejos, el 94% de la calidad de la señal después de 18 meses, con casi ninguna inflamación. Aun así, la tecnología fue probada en animales, y no en seres humanos, y ataca un punto débil conocido de las interfaces entre cerebro y computadora.
El problema de la pared carnosa
El gran obstáculo que el implante cerebral intenta resolver es antiguo. El cerebro humano es naturalmente blando, mientras que las matrices de electrodos avanzadas implantadas para leer señales neuronales o restaurar movimientos están hechas de metales rígidos, como el platino. Este choque entre lo duro y lo blando es lo que los neurocientíficos llaman el problema de la pared carnosa.
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Cuando algo rígido se coloca contra algo blando dentro de un cuerpo en movimiento, la fricción gana. Con el tiempo, el cerebro vibra, el metal roza y la inflamación crónica forma una capa de tejido cicatricial. Las señales se degradan y el implante queda inoperante, lo que siempre ha sido uno de los puntos débiles de las interfaces entre cerebro y computadora, o BCIs, por sus siglas en inglés.
Un implante cerebral de hidrogel orgánico
Para sortear este impasse, el equipo de China y Japón apostó por un material totalmente orgánico y ultraflexible. El implante cerebral se basa en un hidrogel conductor que los investigadores bautizaron como CHIP, sigla en inglés para hidrogel conductor con percolación interfacial.
Los hidrogeles son redes poliméricas hinchadas en agua, biocompatibles, pero históricamente problemáticas para este uso. Presentaban baja conductividad eléctrica y tendían a hincharse como esponjas en contacto con fluidos corporales, distorsionando la rejilla microscópica de los canales de electrodos y arruinando la microingeniería, lo que durante mucho tiempo dificultó el uso de estos materiales en implantes cerebrales.
La fabricación: más fino que un cabello
Los investigadores resolvieron ambos problemas con una solución de fabricación ingeniosa. Primero, el hidrogel fue anclado previamente a un sustrato ultrafino de parileno, para fijar por completo su forma, y luego esculpido con fotolitografía de alta precisión mientras estaba completamente seco. Así fue como el implante cerebral adquirió su estructura definitiva.
El resultado impresiona por la escala. La matriz tiene 128 canales y solo 9 micrómetros de grosor, mucho más fina que un cabello humano. Los canales microscópicos también fueron compactados para alcanzar una densidad de datos diez veces mayor que la de cualquier hidrogel anterior y, según el artículo científico, el material alcanza una conductividad eléctrica de 2.512 S/cm.
550 días en conejos sin inflamación
Para verificar si el material sobreviviría al ambiente húmedo de un cuerpo vivo, el equipo implantó los dispositivos en conejos. Durante más de 550 días, los animales en libre movimiento transmitieron actividad neural nítida, en una de las pruebas más largas jamás realizadas con un implante cerebral de este tipo.
La estabilidad de la señal fue el dato más notable. Incluso después de 18 meses, la relación entre señal y ruido se mantuvo en un 94% de la claridad del primer día. Cuando los investigadores examinaron el tejido cerebral con coloración histológica, encontraron casi ninguna inflamación, ninguna respuesta inmune agresiva y ningún tejido cicatricial grueso, un resultado que el equipo describió como una adaptación a la superficie del córtex que minimiza la respuesta a cuerpos extraños.
Durabilidad y los límites del estudio
Las pruebas de resistencia reforzaron el rendimiento del material. De acuerdo con el South China Morning Post, que informó sobre el estudio, el hidrogel soportó 1.000 ciclos de tensión del 30%, la deformación máxima absoluta que el tejido cerebral real puede tolerar, con una variación de menos del 4% en su conductividad a lo largo de esos ciclos.
Incluso con estos números, es necesario registrar los límites del resultado. El implante cerebral fue probado en animales, y aún no en seres humanos, y el salto para el uso clínico tiende a exigir años de investigación adicional. Lo que el estudio enfrenta es precisamente el punto débil histórico de las interfaces entre cerebro y computadora: la supervivencia del implante dentro del cuerpo por largos períodos.
Desarrollado por equipos de China y Japón, el implante cerebral de hidrogel orgánico, más fino que un cabello y con 128 canales, funcionó por más de 550 días en conejos, mantuvo el 94% de la calidad de la señal después de 18 meses y casi no provocó inflamación o tejido cicatricial, según el artículo científico y el South China Morning Post.
Los números son del propio estudio, y la durabilidad, con 1.000 ciclos de tensión del 30% y menos del 4% de variación en la conductividad, apunta a una posible solución de uno de los mayores puntos débiles de las interfaces entre cerebro y computadora.
Aun así, la tecnología fue probada en animales, y su uso en personas sigue siendo una posibilidad futura, en un campo que avanza rápido, pero que aún necesita vencer la distancia entre el laboratorio y el cerebro humano.
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