Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con detalles sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas delgadas, flexibles y densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. Cr\u00e9dito: David Baillot\/Escuela de Ingenier\u00eda Jacobs de UC San Diego <\/p>\n
Un equipo de ingenieros, cirujanos e investigadores m\u00e9dicos ha publicado datos de humanos y ratas que demuestran que una nueva serie de sensores cerebrales pueden registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie de la cerebro humano con un detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. El art\u00edculo fue publicado por la revista Science Translational Medicine el 19 de enero de 2022. <\/p>\n
Estas rejillas delgadas y flexibles de sensores ECoG, si se aprueban para uso cl\u00ednico, ofrecer\u00edan a los cirujanos informaci\u00f3n de se\u00f1ales cerebrales directamente desde la superficie de la corteza cerebral en Resoluci\u00f3n 100 veces mayor que la disponible hoy. El acceso a esta perspectiva altamente detallada sobre qu\u00e9 \u00e1reas espec\u00edficas del tejido en la superficie del cerebro, o corteza cerebral, est\u00e1n activas y cu\u00e1ndo, podr\u00eda brindar una mejor orientaci\u00f3n para planificar cirug\u00edas para extirpar tumores cerebrales y tratar quir\u00fargicamente la epilepsia resistente a los medicamentos. A m\u00e1s largo plazo, el equipo est\u00e1 trabajando en versiones inal\u00e1mbricas de estas redes ECoG de alta resoluci\u00f3n que podr\u00edan usarse hasta por 30 d\u00edas de monitoreo cerebral para personas con epilepsia intratable. La tecnolog\u00eda tambi\u00e9n tiene potencial para la implantaci\u00f3n permanente para mejorar la calidad de vida de las personas que viven con par\u00e1lisis u otras enfermedades neurodegenerativas que pueden tratarse con estimulaci\u00f3n el\u00e9ctrica, como la enfermedad de Parkinson, el temblor esencial y el trastorno neurol\u00f3gico del movimiento llamado diston\u00eda.<\/p>\n
El proyecto est\u00e1 dirigido por el profesor de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica Shadi Dayeh en la Escuela de Ingenier\u00eda San Diego Jacobs de la Universidad de California. El equipo de ingenieros, cirujanos e investigadores m\u00e9dicos proviene de UC San Diego; Hospital General de Massachusetts; y Oregon Health & Science University.<\/p>\n
Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. Si se aprueba para uso cl\u00ednico, estos sensores ofrecer\u00edan a los cirujanos informaci\u00f3n de se\u00f1ales cerebrales directamente desde la superficie de la corteza cerebral en una resoluci\u00f3n 100 veces mayor que la que est\u00e1 disponible en la actualidad. Cr\u00e9dito: David Baillot\/Escuela de Ingenier\u00eda Jacobs de UC San Diego <\/p>\n
Electrocorticograf\u00eda de pr\u00f3xima generaci\u00f3n<\/p>\n
El registro de la actividad cerebral a partir de rejillas de sensores colocados directamente en la superficie del cerebro, la electrocorticograf\u00eda (ECoG) ya es de uso com\u00fan como una herramienta de los cirujanos que realizan procedimientos para extirpar tumores cerebrales y tratar la epilepsia en personas que no responden a los medicamentos u otros tratamientos. El nuevo trabajo en Science Translational Medicine proporciona una amplia gama de datos revisados por pares que demuestran que las cuadr\u00edculas con 1024 o 2048 sensores se pueden usar para registrar y procesar de manera confiable se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie del cerebro tanto en humanos como en ratas. A modo de comparaci\u00f3n, las rejillas ECoG que se usan con m\u00e1s frecuencia en las cirug\u00edas actuales suelen tener entre 16 y 64 sensores, aunque las rejillas de grado de investigaci\u00f3n con 256 sensores se pueden personalizar. <\/p>\n
La posibilidad de registrar se\u00f1ales cerebrales a una resoluci\u00f3n tan alta podr\u00eda mejorar la capacidad de los cirujanos para extirpar la mayor cantidad posible de tumor cerebral y, al mismo tiempo, minimizar el da\u00f1o al tejido cerebral sano. En el caso de la epilepsia, la capacidad de registro de se\u00f1ales cerebrales de mayor resoluci\u00f3n podr\u00eda mejorar la capacidad del cirujano para identificar con precisi\u00f3n las regiones del cerebro donde se originan los ataques epil\u00e9pticos, de modo que estas regiones puedan eliminarse sin tocar las regiones cerebrales cercanas que no est\u00e1n involucradas en el inicio de los ataques. . De esta manera, estas cuadr\u00edculas de alta resoluci\u00f3n pueden mejorar la preservaci\u00f3n del tejido cerebral normal y en funcionamiento.<\/p>\n
Demostrar que las cuadr\u00edculas ECoG con sensores en miles funcionan bien tambi\u00e9n abre nuevas oportunidades en neurociencia para descubrir una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de c\u00f3mo el funciones del cerebro humano. Los avances de la ciencia b\u00e1sica, a su vez, podr\u00edan conducir a mejores tratamientos basados en una mejor comprensi\u00f3n de la funci\u00f3n cerebral. <\/p>\n
Una nueva serie de sensores cerebrales puede registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas delgadas, flexibles y densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. Cr\u00e9dito: David Baillot\/Escuela de Ingenier\u00eda Jacobs de UC San Diego <\/p>\n
Espacio de un mil\u00edmetro frente a un cent\u00edmetro<\/p>\n
La grabaci\u00f3n de se\u00f1ales cerebrales a mayor resoluci\u00f3n se atribuye a la capacidad del equipo para colocar sensores individuales significativamente m\u00e1s cerca unos de otros sin creando interferencias problem\u00e1ticas entre sensores cercanos. Por ejemplo, la cuadr\u00edcula de tres cent\u00edmetros por tres cent\u00edmetros del equipo con 1024 sensores registr\u00f3 se\u00f1ales directamente del tejido cerebral de 19 personas que aceptaron participar en este proyecto durante el \u00abtiempo de inactividad\u00bb de sus cirug\u00edas cerebrales ya programadas relacionadas con c\u00e1ncer o epilepsia. En esta configuraci\u00f3n de cuadr\u00edcula, los sensores est\u00e1n separados por un mil\u00edmetro entre s\u00ed. Por el contrario, las rejillas ECoG ya aprobadas para uso cl\u00ednico suelen tener sensores que se colocan a un cent\u00edmetro de distancia. Esto proporciona a las nuevas rejillas 100 sensores por unidad de \u00e1rea en comparaci\u00f3n con 1 sensor por unidad de \u00e1rea para las rejillas utilizadas cl\u00ednicamente, lo que ofrece una resoluci\u00f3n espacial 100 veces mejor en la interpretaci\u00f3n de se\u00f1ales cerebrales.<\/p>\n
Sensores fabricados con nanovarillas de platino<\/p>\n
Si bien el uso de sensores basados en platino para registrar la actividad el\u00e9ctrica de las neuronas en el cerebro no es nuevo, el equipo de investigaci\u00f3n est\u00e1 utilizando platino de una manera novedosa: barras de platino a nanoescala. La forma de nanovarilla ofrece m\u00e1s \u00e1rea de superficie de detecci\u00f3n que los sensores planos de platino, lo que ayuda a que los sensores sean m\u00e1s sensibles. El sistema de detecci\u00f3n se basa en el hecho de que el recuento de electrones en las nanovarillas de platino cambia en respuesta a las neuronas que se disparan en el cerebro.<\/p>\n
Los iones cargados entran y salen de una neurona cuando se dispara. Este movimiento de iones cargados provoca cambios en el potencial de voltaje en el l\u00edquido cefalorraqu\u00eddeo en el que se ba\u00f1an las neuronas. Estos cambios en el potencial de voltaje en el tejido cerebral y el l\u00edquido cefalorraqu\u00eddeo modifican el recuento de la poblaci\u00f3n de electrones en las nanovarillas de platino mediante procesos de detecci\u00f3n de carga. . De esta manera, los nanorods de platino registran casi en tiempo real y con alta precisi\u00f3n el disparo de las neuronas en la superficie de la corteza cerebral o cerca de ella.<\/p>\n
Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie. del cerebro humano con un nivel de detalle sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas delgadas, flexibles y densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. Cr\u00e9dito: David Baillot\/Escuela de Ingenier\u00eda Jacobs de UC San Diego <\/p>\n
Rejillas delgadas y flexibles de sensores en varios tama\u00f1os<\/p>\n
El cerebro humano siempre est\u00e1 en movimiento. Con cada latido del coraz\u00f3n, por ejemplo, el cerebro se mueve con la sangre pulsante que fluye a trav\u00e9s de \u00e9l. Las rejillas de sensores basadas en nanovarillas de platino son m\u00e1s delgadas y flexibles que las rejillas ECoG aprobadas cl\u00ednicamente de la actualidad. La delgadez y la flexibilidad permiten que las rejillas de los sensores se muevan con el cerebro, lo que permite una conexi\u00f3n m\u00e1s cercana y mejores lecturas. Adem\u00e1s, las rejillas est\u00e1n fabricadas con peque\u00f1os orificios en forma de anillo que permiten el paso del l\u00edquido cefalorraqu\u00eddeo. De esta manera, estos orificios de perfusi\u00f3n admiten una mejor interfaz entre la rejilla del sensor y la superficie del cerebro al permitir que el sensor desplace el fluido de manera f\u00e1cil y segura. <\/p>\n
Las nuevas rejillas de sensores cerebrales de nanovarillas de platino tienen un grosor de diez micr\u00f3metros, aproximadamente una d\u00e9cima parte del tama\u00f1o de un cabello humano y 100 veces m\u00e1s delgadas que las rejillas ECoG cl\u00ednicamente aprobadas de un mil\u00edmetro de grosor. Las nanovarillas est\u00e1n incrustadas en un material biocompatible transparente, suave y flexible llamado parileno que est\u00e1 en contacto directo con la superficie del cerebro. Las se\u00f1ales el\u00e9ctricas viajan desde el cerebro a trav\u00e9s del l\u00edquido cefalorraqu\u00eddeo y alcanzan las superficies expuestas de las nanovarillas de platino que est\u00e1n empotradas dentro del parileno. Este dise\u00f1o produce una red de sensores que forma una conexi\u00f3n estrecha y estable con la superficie del cerebro, mejorando la calidad de la se\u00f1al. <\/p>\n
El proceso de fabricaci\u00f3n utilizado permite adem\u00e1s una gran variedad de tama\u00f1os y formas, lo que abre nuevas posibilidades para una mayor y m\u00e1s personalizada cobertura cortical. Recolectar se\u00f1ales de \u00e1reas m\u00e1s grandes del cerebro al mismo tiempo podr\u00eda revelar m\u00e1s misterios del cerebro.<\/p>\n
A trav\u00e9s de una estrecha colaboraci\u00f3n entre ingenieros dirigidos por el profesor de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica Dayeh en UC San Diego y m\u00e9dicos dirigidos por el neurocirujano Ahmed Raslan en Oregon Health & Science University, el equipo ha implementado mejoras de dise\u00f1o orientadas espec\u00edficamente para uso cl\u00ednico. Por ejemplo, las rejillas de sensores personalizadas se pueden imprimir con orificios especializados que permiten a los cirujanos insertar sondas exactamente en el lugar correcto y aplicar estimulaci\u00f3n el\u00e9ctrica directamente al tejido cerebral en lugares espec\u00edficos. Con el objetivo de obtener la aprobaci\u00f3n de cuadr\u00edculas ECoG de mayor resoluci\u00f3n para uso cl\u00ednico, Dayeh, Raslan y el coautor Youngbin Tchoe han cofundado una startup llamada Precision Neurotek Inc. <\/p>\n
Un modelo reconstruido del cerebro de los pacientes y las ubicaciones de electrodos implantados. Los electrodos se implantaron cerca de la regi\u00f3n de la mano y se estimul\u00f3 el nervio perif\u00e9rico. Cr\u00e9dito: Y. Tchoe et al., Science Translational Medicine (2022) <\/p>\n
Mapeo funcional m\u00e1s preciso<\/p>\n
Uno de los desaf\u00edos de extirpar tumores cerebrales es que la presencia del tumor desencadena cambios en el cerebro, incluyendo cambiar qu\u00e9 \u00e1reas del cerebro est\u00e1n involucradas en qu\u00e9 funciones. Estos cambios hacen que sea fundamental para el equipo quir\u00fargico hacer un mapa personalizado de los \u00abmapas funcionales\u00bb del cerebro del paciente para decidir d\u00f3nde cortar y d\u00f3nde no cortar mientras se extirpa la mayor cantidad de tumor posible. <\/p>\n
Los autores del art\u00edculo de Science Translational Medicine demostraron que estos mapas funcionales se pueden hacer extremadamente precisos utilizando sus sensores ECoG de nanovarillas de platino. En particular, el equipo desarroll\u00f3 mapas funcionales en cuatro personas diferentes de un l\u00edmite en el cerebro llamado surco central. El surco central divide la corteza somatomotora del cerebro de la corteza somatosensorial. En estos cuatro individuos, los investigadores colocaron las rejillas de nanovarillas de platino en las superficies de los cerebros de los sujetos y les pidieron que realizaran una serie de actividades, incluido agarrar las manos. Con esta informaci\u00f3n, los investigadores reconstruyeron la ubicaci\u00f3n real de este hito clave en el cerebro, as\u00ed como los correlatos neuronales en el cerebro que corresponden a la sensaci\u00f3n de los dedos y el agarre de la mano. Los resultados de las rejillas de nanovarillas de platino se alinearon con los resultados de las rejillas ECoG de menor resoluci\u00f3n ya aprobadas para uso cl\u00ednico, pero con m\u00e1s precisi\u00f3n sobre d\u00f3nde se encuentra exactamente este l\u00edmite funcional cr\u00edtico entre la corteza somatomotora y la corteza somatosensorial. El l\u00edmite funcional curvil\u00edneo recientemente delineado \u00fanico para el cerebro de cada paciente es superior al l\u00edmite lineal a menudo extrapolado que se determina a partir de las cuadr\u00edculas cl\u00ednicas espaciadas un cent\u00edmetro de la actualidad.<\/p>\n
Un modelo cerebral reconstruido del PtNRGrid que captura ondas beta que se propagan en un persona que realiza una tarea de agarrar la mano. Cr\u00e9dito: Y. Tchoe et al., Science Translational Medicine (2022) <\/p>\n
Perspectivas de neurociencia<\/p>\n
Algunos de los datos recientemente publicados por el equipo de estudios en ratas tambi\u00e9n demuestran la utilidad de las cuadr\u00edculas para abrir nuevas v\u00edas en investigaci\u00f3n fundamental en neurociencias. El art\u00edculo de Science Translational Medicine, por ejemplo, incluye lo que los investigadores creen que es el primer mapeo de una columna cortical en una rata a partir de grabaciones de la superficie del cerebro. En el pasado, el mapeo de las columnas corticales solo se realizaba mediante la colocaci\u00f3n de una aguja individual en la superficie del cerebro y la estimulaci\u00f3n el\u00e9ctrica secuencial y el movimiento de la aguja a trav\u00e9s de la superficie del cerebro. En t\u00e9rminos m\u00e1s generales, el hecho de que las rejillas de nanovarillas de platino proporcionen datos de alta resoluci\u00f3n tanto en el tiempo como en el espacio abre muchas posibilidades nuevas para descubrir nuevos conocimientos sobre c\u00f3mo funciona el cerebro.<\/p>\n
Otra observaci\u00f3n habilitada por las nuevas rejillas est\u00e1 descubriendo las ondas cerebrales de rango corto y local, as\u00ed como de largo y ancho, asociadas con la funci\u00f3n cerebral, todo al mismo tiempo. Esta imagen (din\u00e1mica) altamente espacial y variable en el tiempo de la actividad cerebral se document\u00f3 en varias pel\u00edculas complementarias asociadas con el art\u00edculo de Science Translational Medicine y se us\u00f3 para interpretar el movimiento de la mano de nuevas maneras utilizando patrones de ondas cerebrales.<\/p>\n
El equipo est\u00e1 trabajando en una variedad de iniciativas en paralelo para hacer avanzar estas redes de modo que sean elegibles para revisi\u00f3n y aprobaci\u00f3n para uso a corto, mediano y largo plazo. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Los mapas cerebrales personalizados mejoran las cirug\u00edas contra el c\u00e1ncer y los tratamientos para la epilepsia M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> El mapeo del cerebro humano con PtNRGrids de miles de canales resuelve la din\u00e1mica espaciotemporal, Science Translational Medicine (2022). www.science.org\/doi\/10.1126\/scitranslmed.abj1441 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Science Translational Medicine <\/p>\n Proporcionado por la Universidad de California – San Diego Cita<\/strong>: Nuevas rejillas de sensores registrar se\u00f1ales del cerebro humano en una resoluci\u00f3n sin precedentes (2022, 19 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2022-01-sensor-grids-human-brain-record-breaking.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Un nuevo conjunto de sensores cerebrales puede registrar se\u00f1ales el\u00e9ctricas directamente desde la superficie del cerebro humano con detalles sin precedentes. Los nuevos sensores cerebrales cuentan con rejillas delgadas, flexibles y densamente empaquetadas de 1024 o 2048 sensores de electrocorticograf\u00eda (ECoG) integrados. Cr\u00e9dito: David Baillot\/Escuela de Ingenier\u00eda Jacobs de UC San Diego Un equipo de … Continuar leyendo \u00abNuevas redes de sensores registran se\u00f1ales del cerebro humano con una resoluci\u00f3n sin precedentes\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-6489","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6489","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6489"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6489\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6489"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6489"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6489"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}