Investigación
Investigadores de la Universidad de Rice, la Universidad de Duke, la Universidad de Brown y la Facultad de Medicina de Baylor han hackeado el cerebro de una mosca y manipulado sus neuronas para controlar a distancia sus movimientos.
Este experimento se ha llevado a cabo mediante campos magnéticos modulados a voluntad, los cuales estimulan neuronas que en medio segundo desencadenan comportamientos inducidos. Una tecnología que también se explora para seres humanos.
Esta tecnología, que combina ingeniería genética, nanotecnología e ingeniería eléctrica, activa los circuitos neuronales unas 50 veces más rápido que la mejor tecnología demostrada anteriormente, según los investigadores.
Para conseguirlo, utilizaron señales magnéticas para activar neuronas, lo que les permitió controlar la posición del cuerpo de las moscas de la fruta que se movían libremente por un circuito.
Según los investigadores, esta capacidad de activar células, genéticamente seleccionadas en momentos preciosos, podría ser una herramienta poderosa para muchos casos como: estudiar el cerebro, tratar enfermedades y desarrollar tecnología de comunicación directa entre el cerebro y la máquina.
Los resultado del trabajo han sido publicados en la revista 'Nature Materials'.
Jacob Robinson es el autor principal de esta investigación, quien a su vez lleva el proyecto de 'Magnetic, Optical and Acoustic Neural Access (MOANA), financiado por la DARPA, para el desarrollo de una tecnología de auriculares para la comunicación no quirúrgica, inalámbrica, de cerebro a cerebro, según informa la misma universidad Rice en la que trabaja Robinson.
El objetivo a largo plazo de este trabajo es crear métodos para activar regiones específicas del cerebro en humanos con fines terapéuticos sin tener que realizar una cirugía, explica Robinson.
¿Qué es la magnetogenética?
La magnetogenética es una técnica biológica que implica el uso de campos magnéticos para controlar de forma remota la actividad celular.
Esta tecnología podría aplicarse a casos de Parkinson, del Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) o incluso de la epilepsia, debido a que usa la activación de neuronas mediante campos magnéticos. Sería una manera de sustituir los electrodos que se utilizan actualmente.
La tecnología inalámbrica, desarrollada en esta investigación para activar de forma remota circuitos cerebrales específicos en moscas de la fruta, consigue que la velocidad del control magnético remoto alcanzado se aproxime a la velocidad del cerebro, dando esperanza para terapias sin cirugía.
Sin embargo, este tipo de tecnología no es algo nuevo, ya que se ha utilizado anteriormente para estudiar el cerebro, tratar enfermedades y desarrollar tecnología de comunicación directa cerebro-máquina o cerebro-cerebro.
Jugando con el calor
Lo realmente novedoso de esta investigación es que aporta una forma original de controlar las neuronas con electroimanes: utiliza el calentamiento de nanopartículas magnéticas introducidas en los canales iónicos de las neuronas sensibles a la temperatura.
En concreto, los investigadores primero modificaron genéticamente a las moscas para que expresaran este canal iónico sensible al calor específico y poder así inyectar las nanopartículas de óxido de hierro magnético.
Las neuronas seleccionadas para recibir esas nanopartículas son las que hacen que las moscas extiendan parcialmente sus alas, cuando se plantean el apareamiento.
El recinto donde estaban las moscas estaba depositado sobre un electroimán: el campo magnético que afecta a las moscas se altera mediante el flujo de una corriente eléctrica que llega al electroimán a través de los investigadores.
Cuando los investigadores activan el electroimán con una carga eléctrica, el canal de iones implantado en las neuronas capta ese calor. Entonces el canal se abre y activa la neurona: la mosca extiende sus alas.