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La idea española que le hubiera gustado tener a Elon Musk: implantes cerebrales de grafeno
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YA SE FABRICAN

La idea española que le hubiera gustado tener a Elon Musk: implantes cerebrales de grafeno

Una empresa con tecnología del CSIC desarrolla dispositivos que registran señales cerebrales de baja frecuencia y podrían ser útiles para tratar epilepsia y párkinson

Foto: Sala Blanca donde se fabrican los dispositivos de Inbrain Neuroelectronics. (Cedida)
Sala Blanca donde se fabrican los dispositivos de Inbrain Neuroelectronics. (Cedida)

Aunque todavía suene a ciencia ficción, los implantes cerebrales son una realidad cada vez más cercana. Los más atrevidos sueñan con conectar nuestra mente a internet, pero los más realistas ya trabajan en aplicaciones médicas para mejorar la vida de pacientes muy diversos. De hecho, hace años que los implantes cocleares estimulan el nervio auditivo de personas con sordera. Otros dispositivos más experimentales, llamados marcapasos cerebrales, ya mejoran los síntomas de enfermedades como la epilepsia, el párkinson e incluso la depresión a través de impulsos eléctricos. Sin embargo, la tecnología y las neurociencias cada vez están más preparadas para dar un gran salto en este tipo de aplicaciones y un equipo de investigadores españoles está desarrollando algunas de las propuestas más avanzadas.

La empresa Inbrain Neuroelectronics ha creado transistores de grafeno con los que medir mejor las señales del cerebro y aplicar terapias para enfermedades neurológicas. Fundada en 2019 por investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2, centro del CSIC y la Universidad Autónoma de Barcelona) y del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, también del CSIC), esta spin-off va muy en serio: hace un año recibió 14 millones de euros de inversión privada y ahora acaba de anunciar un acuerdo para explotar sus patentes y empezar a fabricar los dispositivos. De hecho, el portal de innovación Sifted, vinculado al Financial Times, no dudaba en afirmar hace unos meses que esta empresa le estaba ganando la partida al mismísimo Elon Musk y a su compañía Neuralink. ¿Qué están haciendo exactamente y qué pretenden conseguir?

Foto: Michel Roccati, paciente que sufre de paraplejia, camina por el Complejo de la Escuela Politécnica Federal de Lausana. (EFE/Escuela Politécnica Federal de Lausana)

La clave está en la investigación básica que viene de años atrás, como cuando publicaron en 'Nature Materials' en 2018 que los nuevos implantes tenían posibilidades extraordinarias a la hora de captar ondas cerebrales. Frente a los clásicos electrodos que permiten registrar la actividad del cerebro, decidieron apostar por transistores de grafeno. “Estas estructuras nos ofrecen la posibilidad de registrar señales de muy baja frecuencia y sirven para el diagnóstico de la epilepsia y de migrañas, o para el estudio general del cerebro”, explica en declaraciones a Teknautas Anton Guimerà, cofundador de Inbrain Neuroelectronics e investigador del IMB-CNM. Las tecnologías actuales no cubren esa banda de ondas cerebrales ultralentas que pueden resultar tremendamente útiles. Asimismo, este grupo de científicos trabaja en nuevos electrodos también basados en grafeno que tendrían mejores propiedades para la neuroestimulación, con propiedades terapéuticas.

La técnica estándar para registrar la actividad cerebral es el encefalograma, que es no invasiva, porque se basa en colocar los electrodos fuera de la cabeza. El problema es que la calidad de la señal que ofrecen es pobre, ya que tiene que atravesar el cráneo para poder ser captada, así que “es muy limitada para estudiar ciertas patologías o para entender mejor el funcionamiento del cerebro en el ámbito de la investigación”. Por eso ellos apuestan por los implantes, que requieren cirugía y hacen más complicado tanto el proceso de investigación como su futura aplicación, pero que prometen resultados mucho más eficaces.

“Hay muchas posibilidades, porque la tecnología que estamos desarrollando es muy flexible”, comenta. Sin embargo, cada patología tiene sus propias características y requiere un tipo de implante y una localización distintas, que van desde el cerebro en su conjunto a puntos muy concretos. En líneas generales, en el caso del párkinson “nos interesan estructuras profundas del cerebro”, mientras que para estudiar y tratar la epilepsia hay que apuntar a la corteza cerebral. De hecho, “podríamos detectar mejor el foco epiléptico”, explica el experto en referencia a la zona del cerebro en la que se origina una crisis, “o incluso predecir un ataque”. Según explica, también sería factible identificar el funcionamiento de ciertos fármacos.

placeholder Laboratorio del IMB-CNM, CSIC. (Cedida)
Laboratorio del IMB-CNM, CSIC. (Cedida)

Numerosos estudios avalan ya cómo actuar de forma terapéutica a través de la neuromodulación en estas enfermedades, aunque queda mucha investigación por delante, por ejemplo, para evitar efectos secundarios. También están por explorar otras posibilidades, como la interacción de la neurotecnología con el sistema nervioso periférico que llega hasta los órganos y que podría servir para abordar desde nuevos puntos de vista la inflamación y otros procesos. En cualquier caso, la interacción con los neurocirujanos será fundamental no solo por el tipo de enfermedad que intenten abordar, sino porque “debemos tener en cuenta a los pacientes a nivel individual”, asegura. En definitiva, “aunque hablamos de la misma tecnología, la forma y características del producto pueden ser diferentes y habrá que buscar soluciones a medida”.

¿Cómo de lejos estamos de hacer realidad estas innovaciones? Los responsables de Inbrain Neuroelectronics dan un plazo de entre cuatro y diez años. “Ya tenemos planeados los primeros ensayos clínicos y, en función de los resultados, habría que acabar de definir el producto para que sea escalable y se pueda utilizar de forma masiva”, apunta Guimerà. Los principales retos que tienen por delante están relacionados con la regulación, ya que es imprescindible garantizar la seguridad eléctrica o la biocompatibilidad.

La clave del grafeno

En ese sentido, haber apostado por el grafeno es clave. Según explica el experto, la gran virtud de este material es su estabilidad química: “No reacciona frente a sustancias químicas del cerebro que pudieran provocar su degradación. De hecho, esa estabilidad es, precisamente, lo que permite que podamos registrar la señal de baja frecuencia”. Al igual que otros ámbitos de la investigación, en este caso el grafeno también tiene ventaja sobre otros materiales por su relación entre peso y volumen, “mucho mejor con los metales que se utilizan en otros implantes ya comerciales”, apunta. Según algunos especialistas, precisamente el uso de este material es lo que podría dar ventaja a esta empresa española sobre otros proyectos, incluso el de Elon Musk.

placeholder Científicos del IMB-CNM, CSIC. (Cedida)
Científicos del IMB-CNM, CSIC. (Cedida)

No obstante, a la hora de hablar de plazos para la implementación real de estos dispositivos, hay otra cuestión fundamental. ¿Qué tipo de uso van a tener? “Si hablamos de una tecnología totalmente implantable que va a acompañar al paciente durante muchos años, tenemos por delante un desarrollo y una regulación más complejas”, reconoce el investigador. Sin embargo, existe la posibilidad de realizar implantes temporales encaminados a aplicar un tratamiento concreto que podrían ser retirados en un plazo corto si realizan su función. En ese caso, el nivel de complejidad del dispositivo final y las exigencias regulatorias serían menores.

Por otra parte, aunque estos avances están enfocados en la medicina, los responsables del proyecto son conscientes de que su trabajo también acerca la posibilidad de disponer de una nueva generación de interfaces cerebro-ordenador. De ahí, las comparaciones con la empresa Neuralink de Elon Musk. “Nosotros estamos más interesados en proponer soluciones para tratar patologías y, aunque logremos una mejor interfaz persona-máquina, vamos a enfocarlo a la tecnología médica”, afirma el experto.

Foto: El equipo de la Unidad de Neurociencias del Hospital Regional Universitario de Málaga, hoy tras la presentación el caso (Agustín Rivera)

En cualquier caso, está claro que se abre un campo de aplicaciones muy grande y los investigadores son optimistas. “Todo lo que tiene que ver con detecciones de señales cerebrales de baja frecuencia tiene muchísimo recorrido, porque es un tipo de señal que hasta ahora no se podía registrar en clínica. De su implementación y de la obtención de datos reales se podrán sacar más aplicaciones y mejorar el conocimiento del cerebro”, destaca.

Después de una fase de fabricación más experimental y encaminada a la investigación y a la validación de la tecnología, los dispositivos se van a producir ahora en las instalaciones del ICN2 y del IMB-CNM. Este salto será fundamental, aunque los investigadores son conscientes de que el desarrollo de aplicaciones biomédicas es un proceso muy largo. “Se necesita muchísima financiación para llegar a tener un producto médico de verdad. En el campo de tecnología médica, en general, hay otras iniciativas muy importantes pero estamos en la punta de lanza y con la inversión que tenemos esperamos lograr grandes hitos, mientras que en el campo de la tecnología cerebral basada en grafeno somos pioneros, eso seguro”, añade.

Aunque todavía suene a ciencia ficción, los implantes cerebrales son una realidad cada vez más cercana. Los más atrevidos sueñan con conectar nuestra mente a internet, pero los más realistas ya trabajan en aplicaciones médicas para mejorar la vida de pacientes muy diversos. De hecho, hace años que los implantes cocleares estimulan el nervio auditivo de personas con sordera. Otros dispositivos más experimentales, llamados marcapasos cerebrales, ya mejoran los síntomas de enfermedades como la epilepsia, el párkinson e incluso la depresión a través de impulsos eléctricos. Sin embargo, la tecnología y las neurociencias cada vez están más preparadas para dar un gran salto en este tipo de aplicaciones y un equipo de investigadores españoles está desarrollando algunas de las propuestas más avanzadas.

Elon Musk Migrañas Financial Times Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Neurociencia
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