Michaela Nesvarova analiza los efectos de los trastornos cerebrales y cómo podemos proporcionar métodos menos invasivos para controlarlos.
Vivir con una lesión cerebral a menudo significa depender de medicamentos y, a veces, de cirugías que no funcionan para todos. Actualmente, investigadores financiados por la UE están estudiando si algún día la nanotecnología podría ofrecer una alternativa más segura y menos invasiva.
Durante décadas, el tratamiento de trastornos cerebrales graves a menudo implicaba hacer concesiones difíciles. Los síntomas pueden aliviarse, pero esto generalmente se logra a expensas de una cirugía invasiva y electrodos implantados que permanecen en el cuerpo de por vida.
«Tener cables dentro del cuerpo no es lo ideal», dice la neurocientífica Mavi Sánchez Vives, jefa del grupo de neurociencia de sistemas del Instituto IDIBAPS de Barcelona, España. «Pero para muchos pacientes, era la única opción».
Es posible que ese paradigma esté empezando a cambiar ahora. Sánchez Vives lidera la iniciativa de investigación META-BRAIN, financiada con fondos europeos, que durará tres años hasta diciembre de 2026. El equipo está explorando nuevas formas de interactuar con el cerebro combinando nanotecnología, ultrasonido y monitorización cerebral avanzada.
El equipo META-BRAIN reúne a científicos y médicos de importantes instituciones de investigación de toda Europa, incluidas Austria, Chipre, Italia, España y Suiza, para desarrollar métodos inalámbricos y mínimamente invasivos para restaurar la actividad cerebral. Están utilizando nanotecnología para interactuar con neuronas de forma remota sin implantes permanentes ni cirugía cerebral abierta.
Mayor carga neurológica
Las enfermedades neurológicas son uno de los mayores desafíos de salud de nuestro tiempo y una de las principales causas de enfermedad y discapacidad en todo el mundo. Sólo en Europa, 165 millones de personas padecen enfermedades cerebrales como la enfermedad de Parkinson, accidentes cerebrovasculares, epilepsia, depresión, ansiedad y lesiones cerebrales traumáticas.
«Estos trastornos se basan en la neuropatología y a menudo se asocian con cambios en los ritmos cerebrales y los patrones de actividad», explicó el Dr. Sánchez-Vives.
Los tratamientos disponibles siguen siendo limitados. Los medicamentos no son efectivos para todos los pacientes y pueden causar efectos secundarios graves. Los enfoques quirúrgicos como la estimulación cerebral profunda requieren la implantación de electrodos en lo profundo del cerebro para bloquear o modular señales erróneas.
«Algunos pacientes viven con estos implantes durante décadas», afirma Sánchez-Vives. «Pero conllevan riesgos y complejidades. Necesitamos mejores opciones».
Interacción inalámbrica con el cerebro.
Para abordar esta necesidad, el equipo de investigación de META-BRAIN está explorando formas mínimamente invasivas de controlar de forma remota y precisa la actividad neuronal.
«El objetivo principal es investigar nuevas formas de interacción inalámbrica con el cerebro», afirmó. «Quiero lograr un control de alta precisión utilizando la nanotecnología como interfaz».
Ya existen métodos de estimulación cerebral no invasivos, pero tienen importantes limitaciones. Algunos carecen de la capacidad de apuntar con precisión a áreas específicas del cerebro, mientras que otros no pueden alcanzar estructuras más profundas.
«Por eso necesitamos un enfoque no invasivo que pueda apuntar a todas las partes del cerebro», afirmó Sánchez-Vives.
Para ello, los investigadores están explorando dos ideas diferentes pero complementarias. Se utilizan ondas de ultrasonido cuidadosamente enfocadas para estimular el cerebro desde fuera del cuerpo. El otro se basa en nanopartículas, llamadas nanopartículas magnetoeléctricas, que pueden guiarse y activarse mediante campos magnéticos.
Pequeñas partículas que actúan como electrodos inalámbricos.
Marta Palazzini, directora de investigación del Instituto de Electrónica, Ingeniería de la Información y Telecomunicaciones del Consejo Nacional de Investigación de Italia (CNR) en Milán, dijo que las nanopartículas magnetoeléctricas están emergiendo como una vía particularmente prometedora.
En pocas palabras, las nanopartículas magnetoeléctricas, muchas veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano, convierten las señales magnéticas en señales eléctricas. Este es el mismo tipo de señal que utilizan las neuronas para comunicarse. Cuando se expone a un campo magnético externo, genera un campo eléctrico localizado, actuando efectivamente como un electrodo inalámbrico.
«Se puede inyectar sin cirugía y controlarse de forma remota mediante un campo magnético», dijo Palazzini. «Como es tan pequeño, se puede aplicar con gran precisión».
Experimentos de laboratorio ya han demostrado que se pueden utilizar campos magnéticos externos para activar estas nanopartículas de forma controlada. Es importante destacar que pueden estimular y suprimir la actividad neuronal.
«Esto nos ofrece muchas posibilidades de tratamiento», afirmó Palazzini. «Esto nos permite ajustar la estimulación del cerebro, en lugar de simplemente encender y apagar las neuronas».
Tratar el cerebro sin cirugía
A largo plazo, los investigadores visualizan aplicaciones que podrían cambiar fundamentalmente la forma en que se tratan las lesiones y trastornos neurológicos.
Por ejemplo, después de un accidente grave, un paciente con una lesión cerebral traumática puede ser trasladado al hospital y someterse a pruebas detalladas de imágenes cerebrales. Basándose en esta exploración, los médicos pueden inyectar nanopartículas magnetoeléctricas directamente en el área afectada en una dosis adaptada a cada paciente individual.
«Estas decisiones podrían guiarse por modelos computacionales personalizados del cerebro», dijo Palazzini.
Una vez colocadas, las nanopartículas se pueden activar externamente, por ejemplo utilizando un dispositivo similar a un casco, para restaurar patrones de actividad saludables y devolver el tejido dañado a su función fisiológica normal.
«La idea es intervenir inmediatamente sin abrir el cráneo ni implantar ningún hardware», dijo Palazzini.
«Podríamos tratar las lesiones inmediatamente y, en algunos casos, incluso evitar la cirugía. Este método sería mucho más seguro, más rápido y menos invasivo. Ése sería el sueño».
Del laboratorio a aplicaciones que cambian vidas
Hasta ahora, el equipo de META-BRAIN ha realizado extensos experimentos con tejido cerebral y actualmente está trabajando en estudios in vivo en roedores. Aunque no se realizarán ensayos en humanos dentro del alcance de este proyecto, los investigadores ejecutarán simulaciones computacionales utilizando un cerebro humano fantasma, un modelo 3D muy detallado del cerebro.
Si tiene éxito, esta tecnología podría conducir en última instancia a tratamientos más eficaces para una amplia gama de afecciones neurológicas y neuropsiquiátricas. Los pacientes con enfermedad de Parkinson pueden recuperar movimientos más suaves, los pacientes con epilepsia pueden lograr un mejor control de las convulsiones y las personas con trastornos mentales complejos pueden beneficiarse de tratamientos más específicos.
Más allá de la terapia, esta tecnología podría ayudar a restaurar o reemplazar la sensación perdida. Cuando las vías sensoriales se dañan, las interfaces magnetoeléctricas algún día podrían ayudar a reemplazar o evitar conexiones rotas, ofreciendo potencialmente nuevas opciones para ciertas formas de ceguera y otras pérdidas sensoriales.
territorio desconocido
A pesar de las promesas, los investigadores quieren destacar que el estudio aún se encuentra en sus primeras etapas.
«Pasará un largo proceso antes de que esta tecnología llegue a los pacientes», afirmó Sánchez-Vives. «Primero necesitamos comprender a fondo cómo se comportan estas partículas en el cerebro y cómo controlarlas de forma segura y eficaz».
Aún así, no se puede negar la posibilidad.
«Es interesante que una partícula tan pequeña pueda tener un efecto tan grande en las neuronas», afirmó. «Somos pioneros en un territorio completamente nuevo, que en última instancia podría cambiar la forma en que tratamos las enfermedades cerebrales».
La investigación para este artículo fue financiada por el Consejo Europeo de Innovación (EIC). Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las opiniones de la Comisión Europea.
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, Revista de Investigación e Innovación de la UE.
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