"Stentrode" mínimamente invasivo muestra potencial como interfaz neuronal para el cerebro

 "Stentrode" mínimamente invasivo muestra potencial como interfaz neuronal para el cerebro

 

https://www.darpa.mil/news-events/2016-02-08
El dispositivo implantable reutiliza la tecnología de stent para permitir el registro directo de las neuronas

 

Un equipo de investigación financiado por DARPA ha creado un novedoso dispositivo de registro neural que se puede implantar en el cerebro a través de los vasos sanguíneos, lo que reduce la necesidad de una cirugía invasiva y los riesgos asociados con la ruptura de la barrera hematoencefálica. La tecnología se desarrolló bajo el programa Tecnología de interfaz neuronal confiable (RE-NET) de DARPA y ofrece un nuevo potencial para expandir de manera segura el uso de interfaces cerebro-máquina (BMI) para tratar discapacidades físicas y trastornos neurológicos.

En un artículo publicado en Nature Biotechnology, los investigadores del Laboratorio de Biónica Vascular de la Universidad de Melbourne, dirigidos por el neurólogo Thomas Oxley, M.D., describen los resultados de prueba de concepto de un estudio realizado en ovejas que demuestran mediciones de alta fidelidad tomadas del motor corteza, la región del cerebro responsable de controlar el movimiento voluntario, utilizando un dispositivo novedoso del tamaño de un pequeño clip.

Este nuevo dispositivo, que el equipo de Oxley denominó "stentrode", se adaptó de la tecnología de stent comercial, una herramienta terapéutica familiar para limpiar y reparar los vasos sanguíneos, para incluir una serie de electrodos. Los investigadores también abordaron el doble desafío de hacer que el dispositivo sea lo suficientemente flexible para pasar con seguridad a través de los vasos sanguíneos curvos, pero lo suficientemente rígido para que la matriz pueda emerger del tubo de administración en su destino.

Mientras que los conjuntos de electrodos tradicionales se implantan en el cerebro a través de un procedimiento quirúrgico que requiere abrir el cráneo, el stentrode se administra a través de una angiografía con catéter, un procedimiento de mucho menor riesgo. El catéter se inserta en un vaso sanguíneo en el cuello. Luego, los investigadores usan imágenes en tiempo real para guiar el stentrode a una ubicación precisa en el cerebro, donde el stentrode luego se expande y se adhiere a las paredes del vaso sanguíneo para leer la actividad de las neuronas cercanas. La tecnología stentrode aprovecha técnicas bien establecidas del campo de la cirugía endovascular, que utiliza los vasos sanguíneos como portales para acceder a estructuras profundas y reduce en gran medida el trauma asociado con la cirugía abierta. Las técnicas endovasculares se utilizan habitualmente para la reparación quirúrgica de vasos sanguíneos dañados y para la instalación de dispositivos como stents y electrodos de estimulación para marcapasos cardíacos.

Para este estudio, el equipo de investigación colocó el stentrode en una vena cortical superficial que recubre la corteza motora, donde podía detectar señales eléctricas generadas por las neuronas motoras superiores en el cerebro que transmiten información sobre el movimiento.

“DARPA ha demostrado previamente el control cerebral directo de una prótesis por parte de pacientes paralizados equipados con conjuntos de electrodos penetrantes implantados en la corteza motora durante la cirugía tradicional de cerebro abierto”, dijo Doug Weber, gerente de programa de RE-NET. "Al reducir la necesidad de cirugía invasiva, el stentrode puede allanar el camino para implementaciones más prácticas de ese tipo de aplicaciones de interfaces cerebro-máquina que cambian la vida".

Los resultados publicados demuestran la medición de las señales cerebrales con el stentrode que son cuantitativamente similares a las mediciones realizadas por matrices de electrocorticografía de superficie disponibles en el mercado implantadas durante la cirugía de cerebro abierto. Además, el estudio logró registros crónicos en ovejas que se movían libremente durante un máximo de 190 días, lo que indica que la implantación del dispositivo podría ser segura para su uso a largo plazo.

El equipo de investigación está planeando la primera prueba en humanos del estentrodo en 2017 en el Royal Melbourne Hospital en Melbourne, Australia.

La Oficina de Investigación Naval Global de EE. UU. brindó cofinanciación y apoyo para el desarrollo del stentrode y los ensayos preclínicos posteriores.