Implantes cerebrales mejorados pueden ayudar al control de redes neuronales

Un nuevo tipo de material de nanoalambre puede mejorar la longevidad de los implantes cerebrales neuroprotésicos usados para tratar la enfermedad de Parkinson (EP) y otras enfermedades neurológicas.

Los nanoalambres nuevos, desarrollados por investigadores de la Universidad de Lund (Suecia), están hechos de fosfuro de galio, donde cada nanoalambre al crecer tiene un diámetro de solo 80 nanómetros. La hilera densa de nanoalambres verticales está intercalada con regiones de superficie plana para separar las neuronas retinales y las células gliales, compartimentos distintos pero cercanos. Así, mientras que las neuronas crecen y el proceso se extiende en los nanoalambres, las células gliales principalmente ocupan las regiones planas en el medio.

De acuerdo con los investigadores, la necesidad para los nanoalambres resulta de varias inconvenientes graves asociados con los implantes actuales. Un problema es que el cuerpo interpreta los implantes como objetos extraños, resultando en una encapsulación del electrodo, lo que a su vez lleva a pérdida de la señal. Otro problema es que en los cultivos neurales, las células gliales tienden a que sobre crezcan las neuronas, limitando el acceso a la interrogación neuronal. Hay por lo tanto una necesidad urgente de sistemas mejorados que permitan una buena separación cuando se co-cultivan neuronas y células gliales simultáneamente.

Junto al uso de los implantes cerebrales para la EP y otros déficits neurológicos, los investigadores también han desarrollado un patrón de nanoalambre capaz de guiar los axones del nervio óptico, los cuales pueden ser usados como implantes retinales que pueden reemplazar las células sensibles a la luz que mueren en casos de retinitis pigmentaria y otras enfermedades oculares. Los implantes neurales pueden ser usados en muchas otras áreas también, como para tratar la depresión, casos severos de autismo, enfermedades compulsivas-obsesivas, y parálisis. El estudio describiendo los nanoalambres nuevos fue publicado el 11 de Agosto de 2015, en la revista ACS Applied Materials and Interfaces.

“Fui agradablemente sorprendido por esos resultados; en experimentos in vitro previos, las células gliales usualmente se unen fuertemente a los electrodos”, dijo el autor ChristellePrinz, PhD, un investigador en Nanofísica en la Universidad de Lund. “Nuestra estructura de nanoalambre previene que las células que generalmente encapsulan los electrodos lo hagan. Los tipos diferentes de células continúan interactuando; esto es necesario para que las neuronas sobrevivan porque las células gliales les proporcionan moléculas importantes”.

La supervivencia neuronal y la función son muy dependientes del soporte de células gliales, y aun las células gliales in vitro controlan el número de sinapsis y aumentan la eficacia sináptica en los cultivos neuronales. La proximidad directa de las neuronas a las células gliales también se ha demostrado que es necesaria para soportar la potenciación a largo plazo, un mecanismo que subyace el aprendizaje y la memoria. Así, para asegurar que las neuronas cultivadas se comporten tan estrechamente como sea posible a las neuronas en la situación in vivo, es importante que sean cultivadas junto con las células gliales.


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Lund University