Sondas neurales diminutas y ultraflexibles sin cirugía craneal abren nuevos potenciales para la investigación cerebral in vivo

Investigadores de la Universidad de Stanford y la Escuela de Medicina de Harvard han desarrollado sondas neurales de malla diminutas y ultraflexibles que se pueden implantar en vasos sanguíneos de escala inferior a 100 micrómetros en el cerebro de roedores.

En su artículo, «Sondas endovasculares ultraflexibles para el registro cerebral a través de la vasculatura a escala micrométrica», publicado en Ciencia, los investigadores demuestran el potencial de su dispositivo midiendo potenciales de campo y picos de una sola unidad en la corteza y el bulbo olfatorio de una rata sin cirugía de cráneo abierta y sin dañar el cerebro o la vasculatura. Un artículo de Perspective en el mismo número de la revista analiza el trabajo realizado por el equipo.

La característica única de esta tecnología es el uso de sondas endovasculares ultraflexibles que se pueden introducir con precisión en vasos sanguíneos diminutos sin necesidad de cirugía invasiva. Las sondas pueden acceder a regiones del cerebro que son difíciles de alcanzar de forma segura con otros métodos, logrando la implantación selectiva en diferentes ramas del cerebro ajustando las propiedades mecánicas de la sonda.

Inspirándose en los procedimientos de inyección mínimamente invasivos basados ​​en catéteres, los investigadores diseñaron sondas microendovasculares (MEV) ultraflexibles basadas en polímeros que se pueden cargar e inyectar desde microcatéteres flexibles.

Un flujo de solución salina a través del microcatéter permite llevar la sonda a una vasculatura más profunda. Luego se retrae el microcatéter, dejando las sondas MEV en su lugar. Los electrodos de profundidad intracraneales tradicionales para interfaces neuroelectrónicas requieren cirugía invasiva y pueden dañar las redes neuronales durante la implantación.

En las pruebas histológicas, las sondas demostraron estabilidad a largo plazo con una respuesta inmunitaria mínima. Las sondas no pudieron deformar ni penetrar las paredes de los vasos, por lo que no dañaron la barrera hematoencefálica y no redujeron significativamente el flujo sanguíneo ni causaron déficits neurológicos.

El registro de electrofisiología in vivo se logró con éxito en la corteza y el bulbo olfatorio de ratas anestesiadas. Las sondas demostraron la implantación y el funcionamiento de rama selectiva, revelando diferentes propiedades de disparo en modelos de enfermedades neurológicas. Se logró el registro de actividad de una sola unidad, lo que demuestra la resolución de una sola celda en las paredes de los vasos.

La vasculatura cerebral va desde los grandes vasos corticales superficiales hasta la microvasculatura y los lechos capilares dentro de la corteza. En el cerebro de rata, aproximadamente el 5 % de los vasos tienen un diámetro superior a 100 μm, que podrían ser el objetivo de las sondas MEV del estudio.

Se podría lograr apuntar a vasos de diámetro más pequeño reduciendo aún más la rigidez a la flexión del tamaño de las sondas. Las sondas endovasculares actualmente disponibles para humanos y ovejas solo han sido capaces de apuntar al vaso más grande por encima de 2,4 mm de diámetro.

Los autores del estudio concluyen que «… la tecnología de plataforma podría extenderse a la detección y el tratamiento de muchas enfermedades neurológicas como herramienta de investigación y podría servir como base para la traducción clínica de interfaces neuroelectrónicas mínimamente invasivas».

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