El profesor de la Escuela Politécnica de Ingeniería de la Universidad de Nueva York (EEUU) Jonathan Viventi intenta reducir los misterios asociados al funcionamiento cerebral, y para ello trabaja en el desarrollo de dispositivos que registran su actividad. Gracias a la interfaz creada por este joven, con la que es posible visualizar la tormenta cerebral durante convulsiones como las de la epilepsia, Viventi ha sido reconocido entre los MIT Technology Review Innovadores menores de 35 globales de 2014. La edición en español de la revista ha tenido ocasión de hablar con él durante su asistencia al congreso de tecnologías emergentes EmTech EEUU.
¿En qué consiste el sistema por el que ha sido premiado?
Estamos desarrollando un nuevo tipo de microsensores para registrar señales de la superficie del cerebro con una resolución mucho más alta y en áreas mucho más amplias de lo que era posible hacer hasta ahora. Construimos componentes electrónicos flexibles y los integramos directamente en los sensores de la actividad cerebral. Esto nos permite tomar muestras de decenas de miles de sensores sin necesitar decenas de miles de cables.
¿Cómo ha logrado reducir el número de cables?
La analogía es una cámara digital, que puede tomar muestras de millones de píxeles pero no tiene dentro millones cables. Lo que hace es combinar señales directamente en la fuente y leerlas juntas con un número menor de cables. Podemos usar esos mismos circuitos que nos permitan tomar muestras de un número virtualmente ilimitado de sensores. Pero necesitamos trasladar los sensores directamente al cerebro. El gran reto es que la electrónica tradicional, la que encontramos dentro de una cámara digital, es quebradiza y rígida y plana, mientras que todo en nuestro cerebro es suave y curvo. Necesitamos hacer la electrónica flexible, para que pueda ajustarse a esas superficies y leer señales del cerebro. Trabajamos en circuitos que puedan encajar con las propiedades mecánicas del cerebro y leer toda esta información con un número mucho más pequeño de cables.
¿Cuál es el aspecto de esta tecnología?
Es una lámina que contiene 360 sensores en un centímetro cuadrado. Es muy fina y flexible y puede unirse a algo curvo como el cerebro. Hay un número muy pequeño de cables que salen de ella y que nos permiten obtener la lectura de salida de los datos. Y a la hora de implantarlo en pacientes reales, vamos a hacerlo inalámbrico.
¿De qué materiales está hecho?
De un sustrato de polímero y de oro y platino, metales bastante estándar. El silicio es como el de cualquier transistor de ordenador y se fabrica muy rápido. Tiene unos 300 nanómetros de espesor, por eso es muy fino y flexible y puede ir embebido en el dispositivo como un circuito.
¿Qué se puede hacer con él?
Hasta ahora nos ha permitido estudiar ataques epilépticos en el cerebro y descubrir que éstos están compuestos de diferentes ondas y de actividad que puede moverse a través del cerebro en diferentes direcciones. Una nueva idea sería poder tratar estos ataques construyendo dispositivos responsivos, como una especie de marcapasos para el cerebro con el que predecir cuándo va a suceder el ataque y realizar una estimulación para suprimirlo.
Afirma que podrían funcionar de forma inalámbrica.
Estoy trabajando en esto con varios colaboradores. Uniríamos un pequeño fragmento de silicio convencional, es decir, un circuito corriente que no tiene que ser necesariamente flexible, y dejaríamos que hiciera todo el trabajo pesado: el procesamiento de señal, la compresión y la comunicación inalámbrica. Usaríamos una antena que pudiera transmitir esa información a algo exte o y también trasmitiríamos energía inalámbricamente para poder operar los circuitos. Una vez implantado, podría leer valores de los sensores, predecir cuándo van a suceder ataques y estimular el cerebro. Tendría que tener una batería o un condensador para almacenar energía por un corto periodo de tiempo, lo necesario para que pudiera operar siendo alimentado desde el exterior.
¿En qué punto de desarrollo está?
Ahora estamos trabajando en mejorar la calidad del dispositivo y garantizar la seguridad y eficacia en ensayos en animales para poder pasar a ensayos en humanos. Intentamos llevar la aplicación de esta tecnología hacia diferentes áreas, como el movimiento de prótesis. Si colocamos el dispositivo en el área motora del cerebro, ahora en lugar de tener unos cientos de sensores en esa área, tendríamos mil o miles de sensores por toda la región motora y podríamos decodificar mejor lo que una persona está intentando hacer. En el caso de alguien con una extremidad paralizada, se puede usar esa información para que tenga un control más natural de un brazo prostético. Otras aplicación que estamos considerando es la mejora de los implantes cocleares, para devolver oído a las persona sordas, y de los implantes retinales.
¿Podría durar 70 años dentro del cuerpo?
Uno de los grandes retos es que sea fiable y muy estable dentro del cuerpo del paciente durante todo ese tiempo y que haga exactamente lo mismo una y otra vez. El medio dentro del cuerpo es un ento o muy duro, como el agua salada del océano. No queremos tener que estar reemplazándolo. Por eso hay que descubrir qué diferentes materiales hay para encapsularlo y conseguir que sea biocompatible y muy estable.