El campo emergente de la estimulación cerebral no invasiva está logrando avances significativos, particularmente a través de técnicas como el ultrasonido focalizado transcraneal (tFUS). Este enfoque innovador utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para dirigir regiones específicas del cerebro, ofreciendo posibles innovaciones en el tratamiento de diversos trastornos neurológicos. Entre estos, la epilepsia resistente a fármacos y condiciones caracterizadas por temblores recurrentes destacan como los candidatos más notables para la intervención.
Una colaboración reciente entre investigadores de la Universidad Sungkyunkwan (SKKU), el Instituto de Ciencia Básica (IBS) y el Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología ha llevado al desarrollo de un nuevo sensor diseñado para mejorar la eficacia del tFUS. Con promesas de un rendimiento mejorado, este avance podría allanar el camino para intervenciones médicas más personalizadas. Históricamente, la medición precisa de las señales cerebrales a partir de sensores en contacto con la superficie ha estado plagada de complicaciones.
Los investigadores, incluido Donghee Son, han señalado un desafío significativo relacionado con la compleja morfología de las superficies cerebrales. Los sensores convencionales a menudo no lograban adaptarse adecuadamente a los intrincados pliegues del cerebro, lo que conducía a mediciones subóptimas. Los modelos previos eran delgados y ligeros, lo que les permitía hacer contacto con la superficie cerebral; sin embargo, todavía luchaban por adherirse en áreas con una curvatura severa. Este fracaso en mantener el contacto interfería con la confiabilidad y precisión de las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas.
Las variaciones en las curvaturas y movimientos en el cerebro, junto con el flujo del líquido cefalorraquídeo (LCR), complicaron aún más el uso efectivo de estos sensores en entornos clínicos. La incapacidad para lograr un contacto consistente y seguro podría obstaculizar su funcionalidad, lo que llevó a la necesidad de diseños mejorados que pudieran ajustarse de manera más confiable. En respuesta a estos desafíos, Son y su equipo se centraron en crear un nuevo sensor que pudiera adaptarse mejor a las complejidades de las superficies cerebrales.
Su diseño innovador, denominado ECoG, cuenta con una capacidad única para ajustarse estrechamente al tejido cerebral, así mejorando la capacidad del sensor para medir señales de manera precisa y a largo plazo. Esta capacidad de adherencia ajustada es particularmente crucial para la aplicación del ultrasonido focalizado de baja intensidad (LIFU), un tratamiento prometedor para reducir la actividad epiléptica. Los esfuerzos del equipo han dado como resultado un sensor de múltiples capas que combina la funcionalidad de materiales avanzados.
Esto incluye una capa basada en hidrogel para un fuerte vínculo físico y químico con el tejido cerebral, una capa de polímero autorreparable que se adapta con el tiempo y una capa ultradelgada con electrodos de oro para la recolección de datos. Esta arquitectura novedosa no solo mejora la durabilidad, sino que también reduce significativamente el ruido de las vibraciones mecánicas externas, abordando uno de los obstáculos persistentes en los tratamientos personalizados de la epilepsia.
Con la capacidad de medir las ondas cerebrales en tiempo real mientras se aplica una estimulación ultrasónica específica, el nuevo sensor ECoG está en camino de revolucionar la forma en que se tratan los pacientes con trastornos neurológicos. Las tecnologías pasadas lucharon por aislar las señales cerebrales del considerable ruido generado por la estimulación ultrasónica, lo que creó una barrera sustancial para adaptar los tratamientos a las necesidades individuales de los pacientes.
A medida que la investigación avanza, se están realizando planes para mejorar la funcionalidad del sensor aumentando el número de electrodos, orientándose hacia una matriz de alta densidad. Al incrementar la cantidad de canales de electrodo, existe el potencial de lograr mapeos de señales cerebrales de mayor resolución, lo que podría resultar en resultados diagnósticos y terapéuticos aún más efectivos.
Los desarrollos en la tecnología de ultrasonido focalizado transcraneal están a la vanguardia del tratamiento neurológico. Al abordar las limitaciones previas en el diseño y funcionalidad de los sensores, los investigadores están al borde de habilitar un futuro donde los pacientes con trastornos neurológicos puedan recibir tratamientos personalizados y efectivos con mínima invasividad. Aunque las aplicaciones actuales se centran en la epilepsia y condiciones similares, los fundamentos sentados por estos avances abren avenidas para aplicaciones más amplias, prometiendo una nueva era de medicina personalizada y un mejorado calidad de vida para quienes padecen condiciones neurológicas debilitantes.
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