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Nuevas sondas neuronales flexibles fabricadas con transistores de efecto de campo basados en grafeno son capaces de grabar todo el espectro de señales cerebrales, incluidas las de baja frecuencia; por tanto, pueden detectar con alta fidelidad las marcas electrográficas de un cerebro con epilepsia. Los resultados de este nuevo desarrollo de un equipo internacional de investigadores se acaban de publicar en la revista Nature Nanotechnology.
Las sondas neuronales son flexibles fabricadas con transistores de efecto de campo basados en grafeno y capaces de grabar las señales de baja frecuencia de un cerebro con epilepsia
Este trabajo, en el participa el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), es un avance sobre las tecnologías actuales, que son limitadas en su capacidad para obtener precisión y resolución espacial las señales cerebrales ultralentas o de baja frecuencia. Y, además, puede tener aplicaciones clínicas importantes que permitan una mayor precisión en las intervenciones quirúrgicas por epilepsia.
Hasta el 30% de las personas que padecen epilepsia no pueden controlar las crisis con los fármacos disponibles. Para los pacientes que no responden a los fármacos, la cirugía de la epilepsia puede ser una opción viable. La extirpación quirúrgica de la zona del cerebro donde se inician las crisis podría evitar las convulsiones. Sin embargo, el éxito de esta cirugía depende de que se identifique de forma precisa la zona a extirpar.
El éxito de la cirugía en la zona del cerebro donde se inician las crisis en epilepsia depende de que se identifique de forma precisa la zona a extirpar
Según explica el CSIC, las señales epilépticas abarcan una amplia gama de frecuencias, mucho más amplia que la banda monitorizada por el electroencefalograma convencional. Los biomarcadores electrográficos de una zona de inicio de crisis incluyen oscilaciones muy rápidas, así como actividad ultralenta y variaciones del potencial continuo. Estos últimos, en particular, pueden proporcionar información muy relevante asociada al inicio de las crisis.
Sin embargo, no se suelen utilizar por el bajo rendimiento de los electrodos disponibles para detectar este tipo de señales cerebrales. Por eso el CSIC subraya que la aplicación de las nuevas sondas neurocerebrales permitirá a los investigadores entender el papel de las oscilaciones infralentas en la susceptibilidad de sufrir una crisis epiléptica. También mejorará la detección de biomarcadores electrofisiológicos clínicamente relevantes asociados a la enfermedad.
Las sondas neuronales se implantaron en modelos animales con epilepsia. Proporcionaron un registro de las señales cerebrales epilépticas con un gran ancho de banda y una resolución espacial extraordinaria
La sonda neuronal de profundidad desarrollada con grafeno por los autores del trabajo consiste en una matriz lineal de unos milímetros de longitud. Está hecha de microtransistores integrados en un sustrato polimérico flexible de micrómetros de espesor. Estos dispositivos flexibles se implantaron en modelos animales que presentaban convulsiones y epilepsia. Durante semanas proporcionaron un registro de las señales cerebrales epilépticas con un gran ancho de banda y una resolución espacial que califican de extraordinaria.
Además, las pruebas exhaustivas de biocompatibilidad crónica confirmaron que no hubo daños significativos en los tejidos ni inflamación neuronal. Esto se atribuye a la biocompatibilidad de los materiales utilizados, incluido el grafeno, y a la naturaleza flexible del dispositivo.
Ofrecerá la posibilidad de identificar y delimitar con mayor precisión las zonas del cerebro responsables de la aparición de las crisis antes de la intervención quirúrgica
La futura traslación clínica de esta tecnología ofrece la posibilidad de identificar y delimitar con mayor precisión las zonas del cerebro responsables de la aparición de las crisis antes de la intervención quirúrgica. Esto permitiría realizar resecciones menos extensas y obtener mejores resultados. Además, esta tecnología también puede aplicarse para mejorar la comprensión de otras enfermedades neurológicas asociadas a señales cerebrales lentas de baja frecuencia. Entre ellas, las lesiones cerebrales traumáticas, los accidentes cerebrovasculares y la migraña.
