Un implante de grafeno detecta la actividad cerebral por debajo del umbral que no permitía leer la tecnología disponible hasta ahora. Lo han desarrollado investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) y el CIBER Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN). Por su parte, el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIPABS) se ha encargado de adaptar la innovación a su uso en el cerebro.

Según ha informado el ICN2, la actividad eléctrica cerebral se ha medido durante décadas con guías de electrodos. De esta forma, se ha podido mapear el cerebro en busca de señales eléctricas y posibles fallos. Esta tecnología, sin embargo, no permitía detectar la actividad por debajo de cierto umbral. El uso del grafeno ha hecho posible medir la actividad cerebral por debajo de los 0,1 Hz, facilitando a la vez el diseño de futuras interfaces cerebro-ordenador.

El nuevo invento utiliza una arquitectura basada en transistores que amplifican las señales del cerebro in situ antes de transmitirlas al receptor. Esa arquitectura está hecha de grafeno. Esto permite que el implante incorpore muchos más puntos de detección que una guía de electrodos. Asimismo, el implante es lo suficientemente flexible y delgado como para poder poder aplicarse sobre grandes áreas del córtex sin producir rechazo o interferir en el normal funcionamiento del cerebro.

Gracias a dicho implante de grafeno, los investigadores han obtenido un mapeado de la actividad cerebral de baja frecuencia “sin precedentes”. Esto supone acceder a las señales más sutiles del cerebro, como aquellas relacionadas con el inicio y la progresión de un ataque epiléptico. Según Matthew Walker, profesor de la University College London y especialista mundial en epilepsia clínica, esta tecnología tiene el potencial de cambiar la manera en la que se mide y visualiza la actividad eléctrica del cerebro.

Aplicaciones

De esta manera, el nuevo implante de grafeno puede servir para comprender mejor la epilepsia y, por tanto, mejorar su diagnóstico y tratamiento. Por otro lado, la tecnología puede servir para restablecer la capacidad de hablar y comunicarse. De hecho, parte de los investigadores implicados en el invento están trabajando para adaptarlo a ese uso dentro del proyecto europeo BrainCom. Coordinado desde el ICN2, este proyecto aportará una nueva generación de interfaces cerebro-ordenador capaces de explorar y reparar funciones cognitivas complejas, con un especial interés por las pérdidas del habla causadas por lesiones cerebrales o de la médula espinal (afasia).

Este nuevo uso del grafeno está pendiente de patente. Los resultados de la investigación se han recogido en la revista Nature Materials. Anton Guimerà Brunet dirigió el trabajo del IMB-CNM, CSIC, mientras que José A. Garrido, lideró al equipo del ICN2. Mavi Sánchez-Vives se encargó de supervisar el trabajo del ICREA, donde se adaptaron los microtransistores de grafeno para la lectura de señales cerebrales y se testaron in vivo. Además, el ICREA desarrolló una técnica de imagen en colaboración con ICFO, un trabajo liderado por Turgut Durduran.