La complejidad del cerebro requiere de un abordaje multidisciplinar para su estudio y comprensión; todavía estamos muy lejos de descubrir cuáles son las bases neuronales que gobiernan procesos cerebrales como los asociados al desempeño motor, la memoria, la navegación espacial o la toma de decisiones. Todos estos procesos implican la coordinación de diferentes estructuras o áreas cerebrales y por ello, determinan la necesidad de monitorizar simultáneamente varias regiones cerebrales en las que se obtiene información a los distintos niveles de integración neuronal; cubriendo actividad unitaria de una neurona individual especifica hasta otros más globales como los obtenidos a partir de potenciales de campo local o electrocorticografía.
Si bien es posible obtener información a partir de estudios realizados en humanos (ya sean pacientes o voluntarios sanos), frecuentemente se plantean cuestiones éticas que imposibilitan aproximaciones más elaboradas y por lo tanto algunas investigaciones han de llevarse a cabo en modelos experimentales. Los estudios se desarrollan generalmente sobre animales de pequeño tamaño (roedores), circunstancia que dificulta las tareas de implementación de dichas técnicas; máxime cuando se requiere que los animales permanezcan despiertos y en libertad movimiento. Para llevar a cabo estos experimentos se desarrollan soluciones muy complejas o extremadamente rudimentarias, que frecuentemente esultan sólo un poco más flexibles que las ofrecidas por un reducido número de empresas especializadas y que no cuentan con la versatilidad necesaria para combinar diferentes tecnologías (i.e., electrofisiología, optogenética y/o administración de drogas). En respuesta a estas necesidades el equipo de investigadores del Laboratorio de Neurociencia de Sistemas del CIMA ha propuesto desarrollar el proyecto ICaN; un proyecto tractor que junto con la empresa CIBERTEC S.A persigue implementar una familia de implantes crónicos para investigación en neurociencia que atienda a las necesidades actuales de los investigadores cuyas líneas de trabajo integran tecnologías de registro y modulación de la actividad cerebral en modelos animales de investigación.
Específicamente, el proyecto pretende mejorar diferentes ámbitos de la tecnología incluyendo facilidades en el conexionado de los elementos del implante con el sistema de registro y estimulación, el desarrollo de soluciones multiestructura con posibilidad de adaptación y personalización de los implantes en respuesta a requerimientos experimentales; la incorporación de elementos que permitan la realización de experimentos que incluyan tecnologías optogenéticas y/o inoculación localizada de fármacos; la incorporación de micromotores para el ajuste remoto de los micromanipuladores; el rediseño de la disposición de los elementos electrónicos y la caracterización, testeo y elaboración de especificaciones técnicas de una familia de prototipos aptos para la comercialización y distribución.
En el primer año de ejecución del proyecto, y de acuerdo con el cronograma previsto, se ha implementado una familia de soluciones que incluye adaptadores e implantes crónicos para la realización de estudios electrofisiológicos con electrodos fijos y/o movibles aptos para el uso en rata y ratón. Los protocolos de diseño, montaje e implantación, así como de utilización están mayoritariamente definidos y se está tramitando su presentación a la empresa tractora a fin de establecer un primer acuerdo de comercialización. La calidad de los registros obtenidos y la buena tolerancia de los implantes, así como la reducida o nula interferencia de los mismos en el comportamiento de los animales demuestra que la aproximación propuesta resulta adecuada para el desarrollo de implantes crónicos con capacidad para llevar a cabo registros electrofisiológicos en animales de experimentación a lo largo de diferentes semanas.
En la última parte del año se ha trabajado también en versiones preliminares de implantes con capacidad optogenética; implantes que serán testados en animales en el año próximo, ya que esta tecnología requiere del uso de modelos animales modificados genéticamente y por lo tanto necesitan de la adquisición y establecimiento de líneas de cría de animales muy específicos. Asimismo, continuaremos con el desarrollo de implantes con capacidades para la administración intracerebral controlada de fármacos con el fin último de desarrollar dispositivos que integren simultáneamente las tres tecnologías propuestas.
De esta forma, y fruto de este proyecto, esperamos lograr un producto versátil, altamente competitivo que permita transformar la manera en que estudiamos el cerebro y cómo lo afectan las enfermedades y que además ofrezca a CIBERTEC la posibilidad para desarrollar su plan de distribución de implantes con aplicación en neurociencias en el ámbito nacional e internacional.
