Canarias crea el primer implante del mundo que rastrea la actividad del cerebro sin dañarlo

Canarias ha creado el primer implante del mundo capaz de rastrear la actividad cerebral desde fuera –desde el cráneo–, consiguiendo, por primera vez, evitar que la toma de datos produzca daños en el propio cerebro. Este novedoso dispositivo intraóseo, desarrollado por un grupo de investigación de la Universidad de La Laguna (ULL), utiliza la tecnología óptica para observar cómo oscila el flujo de la sangre en el cerebro cuando el aparato locomotor realiza algún tipo de movimiento.

Este implante óptico miniaturizado, es poco invasivo y biocompatible, pero, además, tiene la ventaja frente a otros de que se implanta en el espesor del cráneo y no en el interior del cerebro. Así, se trata del primer implante cerebral colocado fuera del parénquima cerebral, lo cual evita problemas de salud asociados como edemas e inflamación que se dan en los implantes de microelectrodos que se están desarrollando en la actualidad.

Este dispositivo, será una pieza clave para entender mejor la relación entre las funciones motoras y el cerebro. Y es que, al ensamblarse junto a unos electrodos de estimulación cerebral profunda (DPS, siglas de Deep Brain Stimulation) – utilizados de manera rutinaria en la investigación neurológica para corregir ciertas anomalías cerebrales– ambos dispositivos ayudan a identificar patrones de activación de la corteza cerebral de manera mucho menos invasiva. En conjunto, ambas herramientas forman parte del proyecto ODIN, cuyo propósito es crear un dispositivo que facilite la comunicación directa entre el encéfalo y un equipo externo.

De cara al futuro, esta innovación tecnológica abre las puertas a conocer cómo responde el cerebro de una persona sana al movimiento de sus músculos y articulaciones. No en vano es este uno de los misterios imperantes en la investigación neurológica. La falta de información sobre el control motor en cerebros sanos ha propiciado, incluso, que circulen diferentes hipótesis y teorías a partir de estudios en modelos de cerebros enfermos.

Pero el proyecto ODIN podría, por primera vez, dar información verídica sin ocasionar graves problemas en los sujetos de estudio. "Diseñando este modelo podremos compararlo con el de una persona con problemas motores, como párkinson o distonías (espasmos musculares)", explica Estefanía Hernández Martín, responsable del diseño del dispositivo y coordinadora de este ambicioso proyecto. 

El objetivo principal del implante es identificar patrones de activación en la corteza cerebral que envían señales rápidas y de alta precisión a los músculos, cuya regulación es dada por núcleos cerebrales profundos para crear un modelo de control motor que influirá tanto en tratamientos clínicos como en desarrollo tecnológico.

El dispositivo se ha desarrollado en un año y medio en los laboratorios de la ULL

Pero el hito del Archipiélago no se queda en el desarrollo de esta pionera herramienta, cuya creación se empezó a fraguar hace apenas un año y medio en los laboratorios laguneros. Canarias también ha logrado implantar este dispositivo de forma exitosa en el cerebro animal muy similar al del ser humano: el cerdo.

Ha sido un equipo del Hospital Universitario de Gran Canaria Doctor Negrín, a través de su área de neurocirugía y de experimentación y bienestar animal de la unidad de investigación, quienes han llevado a cabo esta compleja cirugía.

"Es la segunda vez en el mundo que se implantan los DBS en un animal, solo se ha hecho antes en Estados Unidos y tenía un fin diferente", explica Hernández. La diferencia es que el modelo de Canarias tiene como propósito medir la actividad cerebral, mientras que la implantación de estos electrodos en EEUU tenía como fin corregir la actividad anómala de su cerebro del animal.

Para ello han utilizado un robot quirúrgico capaz de guiar la trayectoria de implantación tanto de los electrodos profundos como del prototipo de implante intraóseo. "La cirugía se basa en hacer un huequecito –de apenas tres centímetros– en el cráneo para colocar el implante", explica Hernández. Luego se "tapa y se cose", dejando un conector por debajo de la piel para poder conectarlo luego a "un ordenador" o, en el futuro, a dispositivos de asistencia al movimiento, como los exoesqueletos. 

El proyecto surge de una reconciliación entre dos campos: la neurología y la ingeniería

El proyecto surge de una reconciliación entre dos campos: la neurología y la ingeniería. Y es que precisamente Hernández volvió a Canarias, gracias a un contrato de atracción de talento extranjero María Zambrano, tras dirigir equipos multidisciplinares en ingeniería y neurología en la Universidad y Hospital de California. "Esta idea surge de mi director de tesis de la ULL y ha sido  posible gracias a los conocimientos que he adquirido en el extranjero", resalta Hernández. 

El diseño y ejecución del nuevo implante óptico intraóseo ha sido desarrollado por un equipo de investigación de la Universidad de La Laguna que incluye, además de a Hernández, a los investigadores José Luis González Mora (subdirector del Instituto Universitario de Neurociencia) y Francisco Marcano, los ingenieros Óscar Pérez y Roberto Chávez y Zulema Castro. Por su parte, el equipo del Hospital Doctor Negrín ha estado compuesto por los cirujanos Jesús Morera Molina, Sara Bisshopp y Brian Melchiorsen, junto al veterinario anestesista José Luis Martín Barrasa. 

 "El éxito de ODIN se debe al compromiso total del equipo, tanto en el ámbito clínico como tecnológico, que se ha involucrado por completo para alcanzar este logro", revela Hernández, que añade que nunca se hubiera imaginado conseguir tanto apoyo. "Tenemos colaboradores en el extranjero (Inglaterra, Estados Unidos y Alemania) y en diversas empresas", como Medtronics España que se ha encargado de proporcionar el robot quirúrgico y los materiales asociados. 

ODIN es un ejemplo de interfaz cerebro-ordenador (BCI), que son aquellos dispositivos que facilitan la comunicación directa entre el encéfalo y un equipo externo. El objetivo principal del implante es identificar patrones de activación en la corteza cerebral que envían señales rápidas y de alta precisión a los músculos, cuya regulación es dada por núcleos cerebrales profundos para crear un modelo de control motor que influirá tanto en tratamientos clínicos como en desarrollo tecnológico.