Desarrollan sondas neuronales de grafeno que detectan señales epilépticas

Científicos de España y del Reino Unido han logrado desarrollar sondas cerebrales flexibles fabricadas con microtransistores de grafeno para registrar señales cerebrales patológicas asociadas a la epilepsia.

El avance, en el que han participado científicos del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) y del University College London Queen Square Institute of Neurology (Reino Unido), se publica hoy en la revista "Nature Nanotechnology".

Se trata de una sonda electrofisiológica capaz de grabar y cartografiar todo el rango de señales cerebrales, incluidas las de baja frecuencia, algo que estaba limitado hasta ahora con la tecnología actual.

La nueva sonda neuronal flexible fabricada con transistores de efecto de campo basados ​​en grafeno (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es capaz de grabar todo el espectro de señales cerebrales con alta fidelidad, incluidas las marcas electrográficas propias del cerebro epiléptico.

Los investigadores han recordado que la epilepsia es el trastorno cerebral grave más frecuente, y hasta el 30% de las personas que lo padecen no pueden controlar las crisis con los fármacos antiepilépticos tradicionales.

Para los pacientes que no responden a los fármacos, la cirugía de la epilepsia puede ser una opción viable, pero el éxito de la extirpación quirúrgica de la zona del cerebro donde se inician las crisis depende de que se identifique de forma precisa la zona a extirpar.

Las señales epilépticas abarcan una amplia gama de frecuencias, mucho más que la banda monitorizada por el electroencefalograma (EEG) convencional.

Según los investigadores, los biomarcadores electrográficos actuales para determinar la zona de inicio de las crisis incluyen oscilaciones muy rápidas, pero rara vez se utilizan debido a las limitaciones de los electrodos disponibles para detectar este tipo de señales cerebrales.

"La aplicación de la nueva tecnología permitirá a la comunidad investigadora entender el papel de las oscilaciones ultralentas en la susceptibilidad de sufrir una crisis epiléptica, así como mejorar la detección de biomarcadores electrofisiológicos clínicamente relevantes asociados a la enfermedad", han precisado los investigadores.

La sonda neuronal de profundidad desarrollada con grafeno por los autores del trabajo consiste en una matriz lineal de unos milímetros de longitud hecha de microtransistores incrustados en un sustrato polimérico flexible de micrómetros de espesor.

Estos dispositivos flexibles los han probado implantándolos en animales pequeños que presentaban convulsiones y epilepsia.

Los dispositivos implantados proporcionaron durante semanas un registro de las señales cerebrales epilépticas con un gran ancho de banda y una resolución espacial "extraordinaria", afirman los autores.

Además, las pruebas exhaustivas de biocompatibilidad crónica confirmaron que no hubo daños significativos en los tejidos ni inflamación neuronal, lo que se atribuye a la biocompatibilidad de los materiales utilizados, incluido el grafeno, y a la naturaleza flexible del dispositivo.

Ahora, según el ICN2, la futura traslación clínica de esta tecnología permitirá identificar y delimitar con mayor precisión las zonas del cerebro responsables de la aparición de las crisis antes de la intervención quirúrgica y hacer resecciones menos extensas y obtener mejores resultados.

La tecnología también puede aplicarse para mejorar la comprensión de otras enfermedades neurológicas asociadas a señales cerebrales ultralentas, como las lesiones cerebrales traumáticas, los accidentes cerebrovasculares o la migraña.

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