8 de mayo de 2020

Diseñan prótesis neuronales que reemplazan partes dañadas del cerebro

Un equipo internacional de investigadores ha demostrado que es posible utilizar dispositivos neuroprotésicos para simular el funcionamiento de las neuronas del cerebro y reemplazar los circuitos cerebrales dañados o que funcionan mal.

La investigación, liderada por el doctor Paolo Bonifazi, investigador de Biocruces e Ikerbasque (Bilbao) aún no se puede llevar a la práctica clínica, pero es una ‘prueba de concepto’ que demuestra que, en el futuro, con la ayuda de herramientas como la optogenética, se podrán conectar los sistemas neuronales artificiales y los biológicos.

El estudio, publicado por Scientific Reports, es una colaboración entre investigadores de instituciones de Tel Aviv (Israel), Burdeos (Francia) y Tokio (Japón).

En el trabajo, los investigadores han demostrado en una plataforma ‘in vitro’ que una red neuronal artificial (de cien neuronas) puede enviar información -en forma de imágenes- a una red neuronal biológica que, a su vez, es capaz de procesarlas en tiempo real y con éxito.

Para demostrarlo, construyeron en un circuito electrónico (una tarjeta digital comercial de tipo FPGA) una red de cien neuronas artificiales que funciona a la velocidad de un milisegundo -la misma que el cerebro humano-.

El circuito convertía los impulsos eléctricos de las neuronas artificiales en imágenes digitales que eran reproducidas por un viodeoproyector comercial en el que la bombilla fue reemplazada por una luz LED azul.

Posteriormente, los investigadores cultivaron una red neuronal biológica generada a partir de células del cerebro de un ratón: «las cultivamos en laboratorio y las dejamos tres semanas para que se desarrollasen y se conectasen espontáneamente para formar una red muy parecida a la artificial que hicimos nosotros».

La última fase del estudio consistió en que hacer que ambos sistemas neuronales se comunicasen con éxito y, para ello, recurrieron a la optogenética, «una técnica que en los últimos quince años se ha desarrollado rápidamente y que permite estimular la actividad de las neuronas que responden a los estímulos de luz, algo parecido a lo que hacen las células de la retina», detalla el investigador.

Para ello, los investigadores modificaron a las neuronas biológicas genéticamente (optogenética) para que fueran sensibles a la luz azul, y así, cada vez que una imagen azul venía proyectada a través del videoproyector conectado con la tarjeta digital, estas células la detectaban, y producían actividad eléctrica en forma de impulsos o «ritmos».

En el experimento, la red artificial generó actividad, unos impulsos que se convertían en imágenes generadas por un el videoproyector y que eran captadas por las neuronas biológicas que se fueron estimulando y generando otros impulsos.

«Con ello vimos que, en condiciones óptimas, pudimos encontrar una ventana en la que había una sincronía entre ambos sistemas (artificial y biológico) y los estímulos del sistema artificial se convertían en respuestas parecidas en el sistema biológico», detalla el investigador.

 

FUENTE: EFE

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