Nueva generación de implantes corticales con grafeno para recuperar el habla

Más de 5 millones de personas sufren afasia cada año en el mundo, una condición por la cual los pacientes pierden la capacidad de comprender y expresarse mediante el lenguaje después de un daño cerebral o durante el avance de enfermedades neurodegenerativas. Las interfaces cerebro-ordenador, posibles gracias a tecnologías y materiales punteros, son una oportunidad prometedora para el tratamiento de este trastorno.

Estas interfaces recogen y descodifican información sobre la actividad neuronal directamente de su fuente a través de electrodos implantados en el cerebro. En cualquier caso, la neurorehabilitación de funciones cognitivas superiores como el lenguaje todavía genera serias dudas. El reto ahora mismo consiste en diseñar implantes neurales que cubran áreas del cerebro suficientemente grandes como para permitir una descodificación detallada de la actividad neuronal en diversas regiones del cerebro que son clave para el procesamiento del lenguaje.

En este contexto nace BrainCom, un proyecto FET Proactive financiado por la Comisión Europea con 8,35 millones de euros para los próximos 5 años. Esta iniciativa interdisciplinaria involucra a 10 instituciones, incluyendo a expertos en tecnología, ingeniería, biología, clínica y ética. Todos ellos colaboran para desarrollar una nueva generación de dispositivos prostéticos corticales que permitan la estimulación y seguimiento a gran escala de la actividad cortical para estudiar las funciones cognitivas superiores.

BrainCom sentará las bases de una nueva línea de conocimiento y tecnologías orientadas al desarrollo de la futura generación de prótesis neurales para recuperar el habla. Para conseguirlo cubrirá los diferentes niveles de la cadena de valor: de la tecnología y la ingeniería hasta la neurociencia básica del lenguaje, y de la investigación preclínica en animales hasta estudios clínicos con personas.

El proyecto lo coordina el profesor ICREA José A. Garrido, Group Leader del Grupo de Materiales y Dispositivos Electrónicos Avanzados del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) y colíder del paquete de trabajo dedicado a Tecnologías Biomédicas en el Graphene Flagship. La reunión de lanzamiento de BrainCom se está celebrando del 12 al 13 de enero en el ICN2 y la Universidad Autónoma de Barcelona.

Nuevas interfaces cerebro-ordenador

Avances recientes han demostrado que es posible registrar señales corticales de una pequeña área de la corteza motora del cerebro y decodificarlas para permitir que pacientes tetraplégicos puedan activar un brazo mecánico y realizar tareas comunes. Las interfaces cerebro-ordenador también se han aplicado con éxito para facilitar que pacientes tetrapléjicos incapaces de hablar comunicaran sus pensamientos seleccionando letras en una pantalla mediante registros electroencefalográficos (EEG) no invasivos. Las funcionalidades de estos dispositivos pueden verse multiplicadas si se dispone de información neuronal más precisa.

El proyecto BrainCom propone una tecnología electroencefalográfica radicalmente nueva que aplica las incomparables propiedades mecánicas y eléctricas de nuevos nanomateriales como el grafeno, los materiales 2D y los semiconductores orgánicos. Los miembros del consorcio fabricarán implantes corticales y intracorticales utraflexibles que se ubicarán en la superficie del cerebro, permitiendo así el registro de alta densidad y la estimulación de puntos estratégicos sobre una gran superficie de la corteza. También permitirá la estimulación y decodificación de la actividad cortical de grandes zonas del cerebro con una resolución espacial y temporal sin precedentes.

Según sus promotores estas tecnologías impulsarán el avance del conocimiento básico de las redes corticales relacionadas con el habla y el desarrollo de estrategias de rehabilitación que ayuden a recuperar el habla mediante nuevos paradigmas de interacción cerebro-ordenador. Las innovaciones desarrolladas en el proyecto también encontrarán aplicaciones en el estudio de otras funciones cognitivas superiores del cerebro, como el aprendizaje o la memoria, y otras aplicaciones clínicas como la monitorización de la epilepsia.