El seguimiento y la manipulación fiables del sistema nervioso de los mamíferos en entornos clínicos o de laboratorio permiten a los neurocientíficos probar sus hipótesis, lo que a su vez puede conducir a nuevos descubrimientos importantes.Las tecnologías más establecidas y utilizadas para estudiar el cerebro utilizan electrodos, dispositivos que pueden monitorear o estimular la actividad eléctrica en su entorno.

Sin embargo, estudios recientes en ratones,primates no humanosy otros mamíferos también han puesto de relieve la promesa de las técnicas ópticas y optogenéticas para estudiar la actividad de las neuronas en el cerebro de los mamíferos.La ventaja detécnicas ópticases que pueden apuntar a poblaciones de neuronas específicas con altos niveles de precisión, a mayores distancias y abarcando áreas corticales más grandes, lo que permite a los neurocientíficos rastrear y modular meticulosamente la actividad neuronal.

A pesar de su potencial, estas técnicas suelen depender del uso de instrumentos de laboratorio sofisticados y voluminosos, como los microscopios de mesa.Algunoinformáticosy los ingenieros han intentado introducir soluciones menos voluminosas y más asequibles, como microscopios en miniatura sin lentes que capturan y reconstruyen imágenes digitalmente mediante la realización de cálculos.Sin embargo, incluso estas soluciones tienen limitaciones, como resoluciones más bajas que las técnicas ópticas basadas en lentes y mayores requisitos computacionales.

Investigadores de la Universidad de Columbia, la Universidad de Nueva York y otros institutos desarrollaron recientemente una nueva óptica subdérmica.dispositivoque podría usarse para monitorear y estimular el cerebro con mayor precisión.Este dispositivo,introducidoen un papel enElectrónica de la naturaleza, se basa en una sonda óptica basada en un semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS).

"Ha habido un progreso considerable en la miniaturización de microscopios para configuraciones montadas en cabezales, pero los dispositivos existentes son voluminosos y su aplicación en humanos requerirá un factor de forma más no invasivo y totalmente implantable", escribieron Eric H. Pollmann, Heyu Yin y sus colegas.en su periódico."Presentamos un dispositivo óptico CMOS subdural miniaturizado y ultrafino para estimulación óptica bidireccional y grabación".

La sonda óptica en la que se basa el dispositivo del equipo, llamada SCOPe, está compuesta por un microscopio en miniatura delgado, flexible y sin lentes, así como un estimulador óptico.En particular, la sonda es lo suficientemente delgada como para caber en el espacio subdural del cerebro de un primate;un área estrecha entre dos capas de tejido que cubren el cerebro de los mamíferos, conocida como duramadre y aracnoides.

"Utilizamos un circuito integrado CMOS personalizado para aplicaciones específicas que es capaz de generar imágenes de fluorescencia y estimulación optogenética, creando una sonda con un espesor total de menos de 200âÂμm, que es lo suficientemente delgada como para quedar completamente dentro del espacio subdural delcerebro de primate", escribieron Pollmann, Yin y sus colegas."Demostramos que el dispositivo se puede utilizar para obtener imágenes y estimulación óptica en unmodelo de ratóny puede usarse para decodificar la velocidad de movimiento alcanzada en un primate no humano".

Como parte de su estudio, los investigadores probaron su dispositivo en ratones, demostrando con éxito su promesa tanto para obtener imágenes como para estimular ópticamente el cerebro del ratón.Posteriormente, también utilizaron su dispositivo para estudiar la actividad de las neuronas de la corteza motora de primates no humanos.

Los resultados obtenidos en sus pruebas iniciales fueron muy prometedores, ya que el dispositivo les permitió obtener imágenes de toda la región del cerebro de interés, al tiempo que les permitió correlacionar los movimientos de los animales con la actividad cerebral.En el futuro, esta nueva y prometedora tecnología podría abrir interesantes posibilidades de investigación, permitiendo a otros neurocientíficos manipular y monitorear con precisión la actividad de neuronas específicas de una manera menos invasiva dentro del cerebro de los animales mientras realizan actividades específicas.

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