Un chip para la médula espinal: La esperanza de un nuevo tratamiento.

HOUSTON – (11 de julio de 2024) – Las tecnologías implantables han mejorado significativamente nuestra capacidad para estudiar e incluso modular la actividad de las neuronas en el cerebro, pero las neuronas en la médula espinal son más difíciles de estudiar en acción.

“Si entendiéramos exactamente cómo las neuronas en la médula espinal procesan la sensación y controlan el movimiento, podríamos desarrollar mejores tratamientos para las enfermedades y lesiones de la médula espinal”, dijo Yu Wu, científico investigador que forma parte de un equipo de neuroingenieros de la Universidad Rice que está trabajando en una solución a este problema.

“Desarrollamos un sensor diminuto, spinalNET, que registra la actividad eléctrica de las neuronas espinales mientras el sujeto realiza una actividad normal sin ninguna restricción”, dijo Wu, quien es el autor principal de un estudio sobre el sensor publicado en Cell Reports. “Poder extraer ese conocimiento es un primer paso importante para desarrollar curas para millones de personas que sufren enfermedades de la médula espinal”.

Según el estudio, el sensor se usó para registrar la actividad neuronal en la médula espinal de ratones en movimiento libre durante períodos prolongados y con gran resolución, incluso rastreando la misma neurona durante múltiples días.

“Hasta ahora, la médula espinal ha sido más o menos una caja negra”, dijo Lan Luan, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y autor correspondiente del estudio. “El problema es que la médula espinal se mueve mucho durante la actividad normal. Cada vez que giras la cabeza o te inclinas, las neuronas espinales también se mueven”.

Durante tales movimientos, los sensores rígidos implantados en la médula espinal inevitablemente perturban o incluso dañan el tejido frágil. Sin embargo, spinalNET es más de cien veces más pequeño que el ancho de un cabello, lo que lo hace extremadamente suave y flexible, casi tan suave como el tejido neural en sí.

“Esta flexibilidad le da la estabilidad y la biocompatibilidad que necesitamos para registrar de forma segura las neuronas espinales durante los movimientos de la médula espinal”, dijo Chong Xie, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y bioingeniería y autor correspondiente del estudio. “Con spinalNET, pudimos obtener señales de bajo ruido de cientos de neuronas”.

La médula espinal juega un papel fundamental en el control del movimiento y otras funciones vitales, y la capacidad de registrar las neuronas espinales con una resolución espacial y temporal detallada durante el movimiento sin restricciones ofrece una ventana a los mecanismos que lo hacen posible. Usando spinalNET, los investigadores pudieron determinar que las neuronas espinales en el generador de patrones central, el circuito neuronal que puede producir patrones motores rítmicos como caminar en ausencia de información de sincronización específica, parecen estar involucradas en mucho más que el movimiento rítmico.

“Algunas de ellas están fuertemente correlacionadas con el movimiento de las piernas, pero sorprendentemente, muchas neuronas no tienen una correlación obvia con el movimiento”, dijo Wu. “Esto indica que el circuito espinal que controla el movimiento rítmico es más complicado de lo que pensábamos”.

Los investigadores dijeron que esperan ayudar a desentrañar algo de esta complejidad en futuras investigaciones, abordando preguntas como la diferencia entre cómo las neuronas espinales procesan el movimiento reflejo, por ejemplo, asustarse, versus la acción volitiva.

“Además de la información científica, creemos que a medida que la tecnología evoluciona, tiene un gran potencial como dispositivo médico para personas con trastornos neurológicos y lesiones de la médula espinal”, dijo Luan.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud (R01NS102917, U01NS115588, U01NS131086, R01NS109361, R01NS123160, R01NS108034, U19NS112959), Rice, el Instituto Salk y la Fundación Mary K. Chapman. El contenido de este comunicado de prensa es únicamente responsabilidad de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los financiadores.

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Este comunicado de prensa se puede encontrar en línea en news.rice.edu.

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Artículo revisado por pares:

“Electrodos ultraflexibles para registrar la actividad neuronal en la médula espinal del ratón durante el comportamiento motor” | Cell Reports | DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114199

Autores: Yu Wu, Benjamin Temple, Nicole Sevilla, Jiaao Zhang, Hanlin Zhu, Pavlo Zolotavin, Yifu Jin, Daniela Duarte, Elischa Sanders, Eiman Azim, Axel Nimmerjahn, Samuel Pfaff, Lan Luan y Chong Xie

Descargas de imágenes:

LEYENDA: Yu Wu es científico investigador en la Universidad Rice y autor principal de un estudio publicado en Cell Reports. (Foto de Jeff Fitlow/Universidad Rice)

LEYENDA: Lan Luan (de izquierda a derecha), Yu Wu y Chong Xie (Foto de Jeff Fitlow/Universidad Rice)

LEYENDA: Un equipo de neuroingenieros de la Universidad Rice desarrolló un sensor que puede registrar la actividad de las neuronas de la médula espinal en un modelo animal en movimiento libre. (Foto de Jeff Fitlow/Universidad Rice)

LEYENDA: El científico investigador de la Universidad Rice, Yu Wu, sostiene spinalNET, un sensor que es más de cien veces más pequeño que el ancho de un cabello y casi tan suave como el tejido neural. (Foto de Jeff Fitlow/Universidad Rice)

Acerca de Rice:

Ubicada en un campus boscoso de 300 acres en Houston, la Universidad Rice se ubica constantemente entre las 20 mejores universidades del país según U.S. News & World Report. Rice tiene escuelas altamente respetadas de arquitectura, negocios, estudios continuos, ingeniería, humanidades, música, ciencias naturales y ciencias sociales y alberga el Baker Institute for Public Policy. Con 4.574 estudiantes de pregrado y 3.982 estudiantes de posgrado, la relación estudiante-profesor de pregrado de Rice es de poco menos de 6 a 1. Su sistema de residencia estudiantil crea comunidades muy unidas y amistades de por vida, solo una razón por la que Rice ocupa el puesto número 1 por mucha interacción entre razas/clases, el número 2 por las mejores universidades administradas y el número 12 por la calidad de vida según el Princeton Review. Rice también está clasificada como un buen valor entre las universidades privadas por Kiplinger’s Personal Finance.

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