Sakhrat Khizroev encontró cómo llegar sin cables al cerebro, con nanopartículas

El neurocirujano que examinó a Sakhrat Khizroev después de que perdiera la vista en un accidente, le dijo al joven científico que la recuperaría lentamente. Después de meses Khizroev volvió a ver. A partir de entonces le llamó la atención el control que ejerce el cerebro sobre el organismo y ahora perfila un método para descubrir sus secretos a través de nanopartículas. Esta investigación cautivó a la agencia de investigación del Pentágono.

No fue hasta que su vista se recuperó por completo que Khizroev llegó a apreciar lo intrincado y complejo que es el cerebro. “Es como la CPU de Internet del cuerpo”, dijo el investigador de la Universidad de Miami al describir el cerebro como la unidad central de procesamiento. «Si tan solo pudiéramos aprovecharlo completamente y descubrir todos sus secretos».

Hoy, Khizroev puede estar a punto de llegar a ese propósito. Utilizando una nueva clase de unidades ultrafinas llamadas nanopartículas magnetoeléctricas (MENP), está perfeccionando con su equipo un método para comunicarse con el cerebro sin cables ni implantes. Actualmente ocupa un cargo en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Medicina Miller.

«Otros esfuerzos han utilizado instrumentos externos, como microelectrodos, para tratar de resolver los misterios del cerebro. Pero debido a su complejidad y dificultad para acceder con esos métodos solo se puede llegar hasta cierto punto», argumentó Khizroev.

“Hay 80.000 millones de neuronas en el cerebro humano. Así que imagine lo difícil que sería conectar 80.000 millones de microelectrodos para acceder a cada neurona. La única forma de alcanzarlo es de forma inalámbrica, a través de la nanotecnología «, comentó el profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Facultad de Ingeniería.

Khizroev y su grupo de investigación planean introducir millones de MENP por vía intravenosa en el cuerpo. Las partículas, 2.000 veces más delgadas que un cabello humano, se mueven libremente a través del torrente sanguíneo. Y atraviesen la barrera protectora hematoencefálica, el mecanismo de filtrado, que evita que las toxinas y los patógenos lleguen al cerebro. Pero al mismo tiempo, permite el paso de nutrientes vitales.

Comunicación con el cerebro a través de nanopartículas

«Nuestros cerebros son prácticamente motores eléctricos. Y lo que es tan notable sobre los MENP es que entienden no solo el lenguaje de los campos eléctricos sino también el de los campos magnéticos. Una vez que las nanopartículas están dentro del cerebro y ubicados junto a las neuronas, podemos estimularlos con un campo magnético externo. Y a su vez, producir un campo eléctrico con el que podemos hablar, sin tener que usar cables», explicó Khizroev.

Para extraer la información en tiempo real, su equipo usaría un casco especial con transductores magnéticos que envían y captan señales. La investigación del grupo tiene todos los elementos de una gran novela de ciencia ficción, pero en este caso, el trabajo es un hecho, no un invento ni un sueño.

«Desde la administración de medicamentos dirigidos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas hasta el intercambio de datos entre las computadoras y el cerebro, las implicaciones son enormes», agregó con entusiasmo.

“Aprenderemos cómo tratar el parkinson, el alzhéimer e incluso la depresión. No solo podría revolucionar el campo de la neurociencia, sino que potencialmente podría cambiar muchos otros aspectos de nuestro sistema de atención médica”, dijo.

Asimismo, aprenderemos “cómo funciona la arquitectura informática del cerebro. Y, a su vez, dicho conocimiento ayudará a habilitar la computación neuromórfica en la que las computadoras imitan la forma en que funciona el cerebro», sostuvo.

El Pentágono tras los secretos del cerebro

Las investigaciones del equipo de Khizroev han sido lo suficientemente exitosas como para llamar la atención de la agencia de investigación avanzada de proyectos del Pentágono.

The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) está financiando ahora su proyecto BrainSTORMS. Un sistema para la comunicación entre el cerebro humano y los ordenadores usando nanopartículas MENP. De tener éxito, podrán usar este sistema para interactuar con máquinas mentalmente, como si fueran extensiones de nuestro cuerpo. Y viceversa.

DARPA quiere que este mecanismo pueda servir a personas con enfermedades o discapacidades y para controlar brazos o piernas robot. También para que soldados y pilotos puedan controlar máquinas como aviones de combate de manera más eficiente que con las manos.

La agencia de investigación no sólo ha puesto una fracción de sus billones de dólares de presupuesto detrás del proyecto BrainSTORMS. Es una parte de su Brain Initiative, un megaproyecto del gobierno estadounidense para desentrañar los secretos del cerebro que comenzó en 2013 por mandato de Barack Obama. Su objetivo es mapear el cerebro humano y poder explotar todo su potencial en diferentes ámbitos, desde la industria médica a la militar.

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