Una nueva tecnología basada en sensores de grafeno podría aportar información en tiempo real sobre el estado del tejido cerebral después de un accidente cerebrovascular y ayudar a identificar áreas con riesgo de sufrir daños adicionales.
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) participa en esta investigación internacional, cuyo objetivo es desarrollar herramientas que permitan conocer con mayor precisión las condiciones del tejido cerebral durante un ictus y contribuir al desarrollo de tratamientos más eficaces.
Los resultados, publicados en la revista científica Brain, son fruto de la colaboración entre investigadores de la Universidad de Manchester, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la empresa alemana Multi Channel Systems.
El cerebro continúa cambiando después del ictus
Durante un ictus isquémico, una obstrucción interrumpe el flujo sanguíneo hacia una zona del cerebro. Sin embargo, el daño cerebral puede continuar desarrollándose después del evento inicial.
Una de las causas son las denominadas despolarizaciones corticales propagadas, ondas de actividad eléctrica alterada que se desplazan por el tejido cerebral lesionado y pueden contribuir a ampliar el daño.
Hasta ahora, las tecnologías disponibles han tenido dificultades para registrar con precisión estas señales debido a que implican cambios eléctricos extremadamente lentos.
El equipo utilizó sensores de grafeno de alta sensibilidad colocados sobre el cerebro para registrar estas ondas eléctricas y estudiar su relación con el estado del tejido cerebral.
Los investigadores observaron que las características de las señales permitían diferenciar entre tejido relativamente sano, tejido vulnerable y tejido que ya había sufrido un daño grave.
Las señales eléctricas también reflejan cambios en el flujo sanguíneo
El estudio mostró además que las señales eléctricas podían aportar información sobre la respuesta del flujo sanguíneo ante estas ondas.
En el tejido más sano, el flujo sanguíneo aumentaba como mecanismo de respuesta para favorecer la recuperación del cerebro. En cambio, en las zonas vulnerables podía producirse una disminución adicional del flujo, lo que contribuía potencialmente a agravar la lesión.
Los experimentos se realizaron en modelos de ratón, por lo que los resultados todavía requieren investigación adicional antes de determinar su posible aplicación clínica en personas.
La ketamina modificó la respuesta cerebral
Los investigadores también estudiaron si estas respuestas perjudiciales podían modificarse mediante el uso de ketamina, un fármaco utilizado en medicina.
Una dosis baja del medicamento redujo la duración de las ondas eléctricas consideradas dañinas y modificó la respuesta del flujo sanguíneo asociada.
Según los resultados, la respuesta pasó de una vasoconstricción potencialmente perjudicial a una vasodilatación, además de observarse una reducción de la extensión total del daño cerebral.
Los autores consideran que estos resultados aportan información sobre un posible mecanismo relacionado con los efectos neuroprotectores de la ketamina después de un accidente cerebrovascular.
Una ventana en tiempo real al estado del cerebro
Los investigadores plantean que la monitorización cerebral mediante grafeno podría convertirse en una herramienta para observar en tiempo real el estado del tejido cerebral durante un ictus.
Esta información podría contribuir en el futuro a identificar áreas con mayor riesgo de lesión y a desarrollar tratamientos dirigidos a proteger el tejido cerebral vulnerable.
“En términos generales, el estudio demuestra cómo las tecnologías de vanguardia no solo pueden mejorar la forma en que se mide la actividad cerebral, sino también revelar información nueva e importante sobre cómo se desarrollan las lesiones cerebrales y cómo podrían tratarse”, explicó Rob Wykes, de la Universidad de Manchester.
Por su parte, Anton Guimerà-Brunet, investigador del CSIC en el IMB-CNM y uno de los autores de correspondencia, destacó que el registro de las frecuencias bajas continúa siendo un desafío para las tecnologías actuales.
El investigador señaló que el equipo lleva años desarrollando su tecnología basada en grafeno y que los primeros resultados fueron publicados en 2018. Desde entonces, el trabajo se ha centrado en estandarizarla y avanzar hacia su utilización en estudios preclínicos.
Una colaboración científica de varios años
El trabajo representa un nuevo avance de la colaboración entre el IMB-CNM, la Universidad de Manchester y el ICN2 en el desarrollo de tecnologías de grafeno para el registro de señales cerebrales.
El primer hito de esta colaboración fue el desarrollo de microtransistores de grafeno capaces de registrar señales cerebrales ultralentas, cuyos resultados fueron publicados en Nature Materials en 2018.
Posteriormente, los equipos continuaron desarrollando interfaces neuronales basadas en grafeno para registrar señales cerebrales en diferentes rangos de frecuencia y dispositivos capaces de combinar el registro con la estimulación neural.
Estos avances han dado lugar a investigaciones publicadas en Nature Nanotechnology y Nature Communications, mientras los equipos continúan evaluando sus posibles aplicaciones en modelos preclínicos.
El primer autor del nuevo estudio es Samuel Flaherty, de la Universidad de Manchester. Los autores de correspondencia son Anton Guimerà-Brunet, del IMB-CNM-CSIC, y Rob Wykes, de la Universidad de Manchester y el UCL Queen Square Institute of Neurology.
Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Información adaptada por la Redacción de DiarioSalud.
Foto: Archivo DiarioSalud.
