Una nueva e innovadora interfaz cerebro-máquina (IMC) utiliza la luz para comunicarse directamente con el cerebro, sin pasar por las vías sensoriales tradicionales. Experimentos recientes con ratones demuestran un dispositivo inalámbrico mínimamente invasivo capaz de enviar entradas artificiales a neuronas genéticamente modificadas, “hablando” efectivamente al cerebro a través de patrones de luz. Esta tecnología podría revolucionar la investigación en neurociencia y ser prometedora para futuros avances protésicos.
Cómo funciona el dispositivo
El dispositivo, más pequeño que un dedo humano, se adapta a la curvatura del cráneo y contiene 64 diminutos LED, un circuito electrónico y una antena receptora. Funciona mediante comunicación de campo cercano (NFC), la misma tecnología detrás de los pagos con tarjeta sin contacto, para controlar los LED de forma inalámbrica. A diferencia de los BMI tradicionales que requieren implantes cerebrales directos o hardware externo voluminoso, este dispositivo se coloca debajo del cuero cabelludo y proyecta luz directamente sobre el tejido cerebral.
La clave es la modificación genética. Las células cerebrales no responden naturalmente a la luz, por lo que los investigadores utilizaron la edición de genes para introducir canales iónicos sensibles a la luz en las neuronas. Cuando los LED los activan, estos canales desencadenan señales neuronales, lo que permite un control preciso sobre la actividad cerebral. Esta técnica, conocida como optogenética, permite a los investigadores evitar por completo el sistema sensorial.
Los experimentos con ratones demuestran su funcionalidad
En experimentos, se entrenó a ratones para que asociaran patrones de luz específicos con recompensas. Al controlar los LED de forma inalámbrica, los investigadores pudieron ordenar al dispositivo que produjera diferentes ráfagas de luz, que los ratones aprendieron a reconocer y responder. Por ejemplo, ciertos patrones los guiaron hacia el agua azucarada escondida en un laberinto de laboratorio.
“Es como si pudiéramos proyectar una serie de imágenes, casi como reproducir una película, directamente en el cerebro controlando [la] secuencia de patrones”, dijo John Rogers, autor principal del estudio de la Universidad Northwestern.
El dispositivo no se limita a estimular áreas de percepción visual; puede activar neuronas en toda la corteza, permitiendo patrones complejos de actividad neuronal.
Implicaciones para futuras investigaciones y prótesis
El equipo ve un potencial significativo en las prótesis. Esta tecnología podría agregar sensaciones realistas, como tacto o presión, a las prótesis, o incluso restaurar la información auditiva o visual a pacientes con discapacidades sensoriales.
Bin He, un investigador de neuroingeniería de la Universidad Carnegie Mellon que no participó en el estudio, calificó la técnica de “novedosa” y sugirió que podría tener “varias aplicaciones en la investigación de neurociencia utilizando modelos animales… y más allá”.
Sin embargo, persisten obstáculos regulatorios. El mayor desafío es lograr la aprobación del componente de modificación genética, ya que las técnicas optogenéticas recién comienzan a explorarse en humanos. Si bien se espera que el dispositivo funcione de manera similar en humanos, son necesarias más pruebas.
Esta tecnología representa una herramienta poderosa para la investigación en neurociencia fundamental. Permite a los científicos eludir los canales sensoriales naturales e interactuar directamente con el cerebro, abriendo nuevas vías para comprender los procesos neuronales. Si bien todavía faltan años para los ensayos en humanos, este avance marca un paso significativo hacia una nueva generación de interfaces cerebro-máquina.
