La ecografía transcraneal focalizada, una técnica no invasiva para estimular áreas específicas del cerebro mediante ondas sonoras de alta frecuencia, podría ser una estrategia de tratamiento prometedora para muchos trastornos neurológicos.En particular, podría ayudar a tratar la epilepsia resistente a los medicamentos y otras afecciones asociadas con temblores recurrentes.

Investigadores de la Universidad Sungkyunkwan (SKKU), el Instituto de Ciencias Básicas (IBS) y el Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología desarrollaron recientemente un nuevo sensor que podría usarse para realizar ultrasonidos transcraneales enfocados en pacientes.Este sensor, presentado en un artículopublicadoenElectrónica de la naturaleza, adapta su forma y puede adherirse estrechamente a las superficies corticales, lo que permite a los usuarios registrar señales neuronales y estimular regiones cerebrales específicas mediante ondas de ultrasonido de baja intensidad.

"Investigaciones anteriores sobre sensores cerebrales que entran en contacto con la superficie del cerebro tuvieron problemas para medir con precisiónseñales cerebralesdebido a la incapacidad de adaptarse firmemente a los complejos pliegues del cerebro", dijo a Tech Xplore Donghee Son, autor supervisor del estudio.

"Esta limitación hizo difícil analizar con precisión toda la superficie del cerebro y diagnosticar con precisión las lesiones cerebrales. Si bienun sensor cerebral previamente desarrollado"Por el profesor John A. Rogers y el profesor Dae-Hyeong Kim abordó este tema hasta cierto punto debido a su forma extremadamente delgada, todavía enfrentaba desafíos para lograr una adhesión estrecha en regiones con curvatura severa".

Se descubrió que el sensor desarrollado previamente por los profesores Rogers y Kim recopila mediciones más precisas en la superficie del cerebro.A pesar de su promesa, este sensor presentaba varias limitaciones, como no poder adherirse a superficies del cerebro que tenían una curvatura mayor, así como la propensión a deslizarse de su punto de unión original debido a micromovimientos en el cerebro y el flujo delíquido cefalorraquídeo (LCR).

Estos desafíos observados limitan su uso potencial en entornos médicos, ya que reducen su capacidad para medir consistentemente señales cerebrales en regiones objetivo durante períodos de tiempo prolongados.Como parte de su estudio, Son y sus colegas se propusieron desarrollar un nuevo sensor que pudiera superar estas limitaciones, adhiriéndose bien a las superficies curvas del cerebro y permitiendo así la recopilación confiable de mediciones durante períodos de tiempo prolongados.

"El nuevo sensor que desarrollamos puede adaptarse perfectamente a regiones cerebrales muy curvadas y adherirse firmemente al tejido cerebral", dijo Son."Esta fuerte adhesión permite una medición precisa y a largo plazo de las señales cerebrales de áreas específicas".

El sensor desarrollado por Son y sus colegas, denominado ECoG, se adhiere de forma segura al tejido cerebral sin formar huecos.Esto puede reducir significativamente el ruido procedente de movimientos mecánicos externos.

"Esta característica es particularmente importante para mejorar la eficacia del tratamiento de la epilepsia mediante ultrasonido enfocado de baja intensidad (LIFU)", dijo Son."Si bien es bien sabido que la ecografía puede ayudar a minimizar la actividad epiléptica, la variabilidad en las condiciones de los pacientes y las diferencias entre individuos han planteado desafíos importantes para adaptar los tratamientos a cada paciente".

En los últimos años, muchos grupos de investigación han intentado idear tratamientos personalizados de estimulación por ultrasonidos para la epilepsia y otros trastornos neurológicos.Sin embargo, para dar forma a los tratamientos en función de las necesidades de cada paciente, deberían poder medir las ondas cerebrales del paciente en tiempo real mientras estimulan regiones cerebrales específicas.

"Los sensores convencionales conectados a la superficie del cerebro tuvieron problemas con esto porque las vibraciones inducidas por ultrasonido causaban un ruido significativo, lo que dificultaba el seguimiento de las ondas cerebrales en tiempo real", dijo Son.

"Esta limitación fue un obstáculo importante a la hora de crear estrategias de tratamiento personalizadas. Nuestro sensor reduce drásticamente el ruido, lo que permite un tratamiento exitoso de la epilepsia mediante estimulación ultrasónica personalizada".

El sensor cerebral adhesivo a la corteza y que cambia de forma desarrollado por Son y sus colegas comprende tres capas principales.Estos incluyen una capa a base de hidrogel que puede unirse al tejido tanto física como químicamente, una capa a base de polímeros autorreparables que puede cambiar su forma para adaptarse a la forma de la superficie debajo de ella, y una capa ultrafina y elástica que contiene electrodos de oro yinterconecta.

"Cuando el sensor se aplica alsuperficie del cerebro, la capa de hidrogel sufre un proceso de gelificación, iniciando una fuerte unión instantánea al tejido cerebral", explicó Son.

"Después de esto, el sustrato de polímero autocurativo comienza a deformarse, amoldándose a la curvatura del cerebro, aumentando el área de contacto entre el sensor y el tejido con el tiempo. Una vez que el sensor se ha adherido completamente a los contornos del cerebro, está listo parafuncionar."

El sensor desarrollado por este equipo de investigación tiene varias ventajas sobre otros sensores cerebrales introducidos en los últimos años.En primer lugar, puede adherirse al tejido cerebral de forma segura y al mismo tiempo adaptar su forma para ajustarse firmemente a las superficies del cerebro, independientemente de su nivel de curvatura.

Al adaptarse a la forma de superficies curvas, el sensor minimiza las vibraciones producidas por la simulación de ultrasonido externo.Esto podría permitir a los médicos medir con precisión las ondas en el cerebro de sus pacientes tanto en condiciones normales como durante la simulación de ultrasonido.

"Esperamos que esta tecnología no sólo sea aplicable en el tratamiento de la epilepsia sino también en el diagnóstico y tratamiento de diversos trastornos cerebrales", afirmó Son."El aspecto más crítico de nuestro trabajo es la combinación de una tecnología de adhesivo tisular que permite que el sensor se adhiera firmemente a la superficie detejido cerebraly una tecnología de transformación de formas que le permite adaptarse a los contornos del cerebro sin crear vacíos".

Hasta ahora, el nuevo sensor desarrollado por Son y sus colegas se ha probado en roedores vivos y despiertos.Los hallazgos recopilados fueron muy prometedores, ya que el equipo pudo medir con precisión las ondas cerebrales y controlar las convulsiones en los animales.

Los investigadores eventualmente planean escalar el sensor, basándose en su diseño para crear una matriz de alta densidad.después de que paseensayos clínicos, este sensor mejorado podría diagnosticar y tratar la epilepsia u otros trastornos neurológicos y, al mismo tiempo, allanar el camino para tecnologías protésicas más efectivas.

"Nuestro sensor cerebral está actualmente equipado con 16 canales de electrodos, lo que presenta un área de mejora en términos de mapeo de señales cerebrales de alta resolución", añadió Son.

"Con esto en mente, planeamos aumentar significativamente la cantidad de electrodos para permitir un análisis de señales cerebrales más detallado y de alta resolución. Además, nuestro objetivo es desarrollar un método mínimamente invasivo para implantar el sensor cerebral en la superficie del cerebro, conel objetivo final de aplicarlo en la investigación clínica."

© 2024 Red Ciencia X