Investigador encuentra una mejor manera de acceder al cerebro

 Investigador encuentra una mejor manera de acceder al cerebro

 

https://news.miami.edu/stories/2021/03/researcher-finds-a-better-way-to-tap-into-the-brain.html
Por Robert C. Jones Jr.
18-03-2021
Usando una nueva clase de nanopartículas que son dos mil veces más delgadas que un cabello humano, Sakhrat Khizroev, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de la Universidad, espera descubrir los secretos del cerebro.
El neurocirujano que examinó a Sakhrat Khizroev después de que perdiera la vista en un horrible accidente le dijo al joven científico que recuperaría la vista lentamente. Luego, después de meses de vivir en la oscuridad, finalmente comenzó a regresar.

Al principio, las imágenes eran borrosas y fragmentadas, como si alguien mirara a través de una ventana estrecha y viera solo una parte de una imagen. Pero con cada día que pasaba, todo lo que miraba Khizroev parecía más claro, más nítido.

No fue hasta que su vista se recuperó por completo que Khizroev llegó a apreciar cuán intrincado y complejo es realmente el órgano que lo controla. “La CPU del internet del cuerpo”, dijo el investigador de la Universidad de Miami al describir el cerebro humano como la unidad central de procesamiento. “Si tan solo pudiéramos aprovecharlo completamente y desbloquear todos sus secretos”.

Hoy, Khizroev puede estar a punto de hacer precisamente eso. Usando una nueva clase de unidades ultrafinas llamadas nanopartículas magnetoeléctricas (MENP), él y su grupo de investigación están perfeccionando un método para hablar con el cerebro sin cables ni implantes. “Otros esfuerzos han utilizado instrumentos externos como microelectrodos para tratar de resolver los misterios del cerebro, pero debido a su complejidad y dificultad de acceso, tales métodos solo pueden llegar hasta cierto punto”, dijo Khizroev, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de la Universidad. “Hay 80 mil millones de neuronas en el cerebro humano, así que imagina lo difícil que sería conectar 80 mil millones de microelectrodos para acceder a cada neurona. La única forma de conectarse realmente es de forma inalámbrica, a través de la nanotecnología”.

Entonces Khizroev y su equipo de investigación planean introducir millones de MEN por vía intravenosa en el cuerpo, permitiendo que las partículas, que son dos mil veces más delgadas que un cabello humano, se muevan libremente a través del torrente sanguíneo y crucen la barrera hematoencefálica protectora, el mecanismo de filtración. que evita que las toxinas y los patógenos lleguen al cerebro y, al mismo tiempo, permite el paso de los nutrientes vitales.

“Nuestros cerebros son en gran medida motores eléctricos, y lo que es tan notable de los MENP es que entienden no solo el lenguaje de los campos eléctricos sino también el de los campos magnéticos”, explicó Khizroev. “Una vez que los MENP están dentro del cerebro y colocados junto a las neuronas, podemos estimularlos con un campo magnético externo y, a su vez, producen un campo eléctrico con el que podemos hablar, sin tener que usar cables”.

Para extraer la información en tiempo real, su equipo usaría un casco especial con transductores magnéticos que envían y captan señales. La investigación del grupo tiene todos los elementos de una gran novela de ciencia ficción, pero en este caso, el trabajo es un hecho, no una invención.

Desde la administración dirigida de medicamentos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas hasta el intercambio de datos entre las computadoras y el cerebro, las implicaciones son enormes, dijo Khizroev, quien ocupa un cargo secundario en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Escuela de Medicina Miller.

“Aprenderemos a tratar el Parkinson, el Alzheimer e incluso la depresión. No solo podría revolucionar el campo de la neurociencia, sino que podría cambiar potencialmente muchos otros aspectos de nuestro sistema de atención médica”, dijo. “Finalmente aprenderemos cómo funciona la arquitectura informática del cerebro. Y, a su vez, dicho conocimiento ayudará a habilitar la computación neuromórfica en la que las computadoras imitan la forma en que funciona el cerebro. Podremos realizar cálculos con especificaciones logradas hoy solo con las supercomputadoras más avanzadas”.

Khizroev está desarrollando su proyecto de interfaz cerebral inalámbrica con Ping Liang, cofundador de Cellular Nanomed, una empresa de biotecnología con sede en Irvine, California. En 2010, los dos científicos ayudaron a ser pioneros en las aplicaciones médicas de los MENP.

Entidades federales como la Fundación Nacional de Ciencias se han interesado mucho en la investigación de Khizroev, financiando al científico para emprender proyectos que explotan su tecnología MEN. En la iniciativa más reciente, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ha financiado al profesor de la Facultad de Ingeniería para desarrollar una interfaz inalámbrica cerebro-computadora que permitiría una interacción manos libres rápida, efectiva e intuitiva con sistemas militares por parte de miembros del servicio sin discapacidad. El llamado proyecto BrainSTORMS se encuentra ahora en su segunda fase y se espera que esté terminado en 2024.

“En este momento, solo estamos arañando la superficie”, dijo Khizroev sobre el trabajo innovador de su grupo, que, además de ingenieros informáticos y eléctricos, involucra a neurocientíficos, físicos, químicos, científicos de materiales y biólogos. Su equipo de estudiantes de posgrado y pregrado, Elric Zhang, Brayan Navarrete, Mostafa Abdel-Mottaleb, Manuel Campos-Alberteris, Yagmur Akin Yildirim e Isadora Takako Smith, están desempeñando papeles fundamentales en el proyecto, dijo.

Dijo Khizroev: "Solo podemos imaginar cómo cambiará nuestra vida cotidiana con tal tecnología".