Un implant de grafè detecta activitat cerebral a freqüències extremadament baixes
Aquesta nova tecnologia podria facilitar l'arribada d'una nova generació d'interfícies cervell-ordinador
La comunitat investigadora ha fet servir durant dècades guies de elèctrodes per detectar l'activitat elèctrica en el cervell, mapeando l'activitat de diferents regions de cervell per conèixer les seves senyals quan tot funciona correctament i també quan alguna cosa està fallant. Tot i això, fins ara aquests elèctrodes tan sols han pogut detectar l'activitat per sobre de cert llindar de freqüència. Una nova tecnologia desenvolupada a Espanya amb la participació de el Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) supera aquesta limitació tècnica i fa accessible el gran volum d'informació que es troba per sota dels 0,1 Hz, a el mateix temps que facilita el disseny de futures interfícies cervell-ordinador.
Els resultats de l'estudi, cofinançat pel projecte europeu grafè Flagship i el projecte BrainCom, han estat publicats a la revista Nature Materials.
Aquesta tecnologia ha estat desenvolupada a l'Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC, l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2, centre mixt de el Barcelona Institute of Science and Technology i el CSIC) i el CIBER Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina, i ha estat adaptada per l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) per poder utilitzar-se en el cervell. Aquest desenvolupament deixa enrere els elèctrodes clàssics i usa una innovadora arquitectura basada en transistors que amplifica els senyals de el cervell in situ abans de transmetre-les a l'receptor.
A més, l'ús de grafè en la fabricació d'aquesta nova arquitectura vol dir que l'implant resultant pot incorporar molts més punts de detecció que una guia d'elèctrodes estàndard, a el mateix temps que és prou prima i flexible com per poder aplicar-se sobre grans àrees de l'còrtex sense produir rebuig o interferir en el funcionament normal del cervell. El resultat és un mapejat sense precedents de l'activitat cerebral de baixa freqüència on es troba informació crucial sobre diferents esdeveniments que tenen lloc al cervell, com ara l'inici i progressió d'un atac epilèptic.
Les seves aplicacions futures podrien oferir un nou coneixement sobre on i com comencen i acaben els atacs, possibilitant nous acostaments a la diagnosi i tractament de l'epilèpsia.
Els detalls dels avenços tecnològics (pendents de patent) que han fet possibles aquests implants poden trobar a Nature Materials, amb Eduard Masvidal Codina de l'IMB-CNM, CSIC com a primer autor. L'aportació d'aquest institut va ser liderada pel Dr. Anton Guimerà Brunet, mentre que el Prof. ICREA Jose A. Garrido va dirigir els esforços de l'ICN2. Els microtransistores de grafè es van adaptar per a la lectura de senyals cerebrals i es van testar in vivo a l'IDIBAPS, sota la supervisió de la professora ICREA Mavi Sánchez-Vives. Una tècnica d'imatge va ser desenvolupada en col·laboració amb ICFO, una aportació liderada pel Prof. ICREA Turgut Durduran (ICFO és un centre de BIST). El treball conjunt que ha fet tot això possible ha estat cofinançat pel grafè Flagship i el projecte BrainCom.