Diseases and Conditions

Los trastornos cerebrales representan uno de los mayores desafíos para la salud a nivel mundial, afectando a millones de personas y, en muchos casos, requiriendo tratamientos invasivos como la cirugía o la implantación de electrodos. Sin embargo, una nueva investigación financiada por la Unión Europea abre la puerta a alternativas menos invasivas y más seguras, basadas en la nanotecnología.

Durante décadas, el tratamiento de enfermedades cerebrales graves ha implicado un difícil equilibrio entre aliviar los síntomas y los riesgos asociados a intervenciones quirúrgicas y dispositivos implantados a largo plazo. “Tener cables dentro del cuerpo no es lo ideal”, explica la neurocientífica Mavi Sanchez-Vives, jefa del grupo de Neurociencia de Sistemas del instituto de investigación IDIBAPS en Barcelona, España. “Sin embargo, para muchos pacientes, ha sido la única opción disponible.”

Esta realidad podría estar a punto de cambiar gracias a la iniciativa de investigación META-BRAIN, liderada por Sanchez-Vives y con una duración de tres años (hasta diciembre de 2026). Este proyecto, financiado por la UE, explora nuevas formas de interactuar con el cerebro combinando nanotecnología, ultrasonido y monitorización cerebral avanzada. El equipo, compuesto por científicos y clínicos de instituciones líderes en Europa – Austria, Chipre, Italia, España y Suiza – está desarrollando métodos inalámbricos y mínimamente invasivos para restaurar la actividad cerebral, interactuando con las neuronas de forma remota sin necesidad de implantes permanentes o cirugía abierta.

Una creciente carga neurológica

Las enfermedades neurológicas son una de las mayores amenazas para la salud global y la principal causa de enfermedad e incapacidad en todo el mundo. En Europa, 165 millones de personas sufren los efectos de trastornos cerebrales como la enfermedad de Parkinson, el ictus, la epilepsia, la depresión, la ansiedad y las lesiones traumáticas cerebrales, según datos de la Comisión Europea. “Estos trastornos se basan en patologías neuronales y a menudo están asociados con alteraciones en los ritmos y patrones de actividad cerebral”, explica Sanchez-Vives.

Los tratamientos actuales presentan limitaciones significativas. Las terapias farmacológicas no son efectivas para todos los pacientes y pueden provocar efectos secundarios importantes. Los enfoques quirúrgicos, como la estimulación cerebral profunda, requieren la implantación de electrodos en el cerebro para bloquear o regular las señales defectuosas. “Algunos pacientes viven con estos implantes durante décadas”, señala Sanchez-Vives. “Pero conllevan riesgos y complicaciones. Necesitamos mejores opciones.”

Interacción inalámbrica con el cerebro

Para abordar esta necesidad, el equipo de investigación META-BRAIN está explorando formas mínimamente invasivas de controlar la actividad neuronal de forma remota y precisa. “El objetivo principal es investigar nuevas formas de interacción inalámbrica con el cerebro”, afirma Sanchez-Vives. “Queremos lograr un control de alta precisión utilizando la nanotecnología como interfaz.”

Aunque ya existen métodos de estimulación cerebral no invasivos, presentan limitaciones importantes, como la falta de precisión en la focalización de áreas específicas del cerebro o la incapacidad de alcanzar estructuras más profundas. “Por eso necesitamos enfoques que sean tanto no invasivos como capaces de dirigirse a cualquier parte del cerebro”, subraya Sanchez-Vives.

Para lograrlo, los investigadores están explorando dos ideas complementarias: el uso de ondas de ultrasonido enfocadas para estimular el cerebro desde el exterior y el empleo de nanopartículas magnetoelectricas que pueden ser guiadas y activadas mediante campos magnéticos.

Partículas diminutas como electrodos inalámbricos

Las nanopartículas magnetoelectricas han surgido como una vía particularmente prometedora, según Marta Parazzini, directora de investigación del Instituto de Electrónica, Ingeniería de la Información y Telecomunicaciones del Consejo Nacional de Investigaciones de Italia (CNR) en Milán. Estas nanopartículas, mucho más pequeñas que el ancho de un cabello humano, convierten las señales magnéticas en señales eléctricas, similares a las utilizadas por las neuronas para comunicarse. Al exponerse a un campo magnético externo, generan un campo eléctrico local, actuando como electrodos inalámbricos.

“Pueden inyectarse sin cirugía y controlarse de forma remota mediante campos magnéticos”, explica Parazzini. “Debido a su pequeño tamaño, su aplicación puede ser extremadamente precisa.” Los experimentos de laboratorio ya han demostrado que estas nanopartículas pueden activarse de forma controlada utilizando campos magnéticos externos y, lo que es crucial, son capaces de estimular e inhibir la actividad neuronal. “Esto nos brinda muchas posibilidades terapéuticas”, afirma Parazzini. “Nos permite ajustar la estimulación cerebral en lugar de simplemente encender o apagar las neuronas.”

Tratamiento cerebral sin cirugía

A largo plazo, los investigadores prevén aplicaciones que podrían transformar fundamentalmente el tratamiento de lesiones y trastornos neurológicos. Por ejemplo, tras un accidente grave, un paciente con lesión cerebral traumática podría ser ingresado en un hospital y someterse a una detallada imagenología cerebral. Basándose en este escáner, los médicos podrían inyectar nanopartículas magnetoelectricas directamente en las áreas afectadas, en cantidades adaptadas a cada paciente.

“Estas decisiones podrían guiarse por modelos computacionales personalizados del cerebro”, explica Parazzini. Una vez en su lugar, las nanopartículas podrían activarse externamente, por ejemplo, mediante un dispositivo similar a un casco, para restaurar patrones de actividad saludables y dirigir el tejido dañado hacia una función fisiológica normal. “La idea es intervenir inmediatamente, sin abrir el cráneo ni implantar hardware”, afirma Parazzini. “Podríamos tratar la lesión de inmediato y posiblemente evitar la cirugía. Este método sería mucho más seguro, rápido y menos invasivo. Ese es el sueño.”

De la investigación a aplicaciones transformadoras

Hasta el momento, el equipo de META-BRAIN ha realizado extensos experimentos con tejido cerebral y ahora está avanzando hacia estudios in vivo en roedores. No se realizarán ensayos clínicos dentro del alcance del proyecto, aunque los investigadores planean ejecutar simulaciones computacionales utilizando un fantasma cerebral humano, un modelo tridimensional muy detallado del cerebro.

Si tiene éxito, la tecnología podría conducir a tratamientos más eficaces para una amplia gama de afecciones neurológicas y neuropsiquiátricas. Los pacientes con Parkinson podrían recuperar movimientos más fluidos, los pacientes con epilepsia podrían lograr un mejor control de las convulsiones y las personas con trastornos psiquiátricos complejos podrían beneficiarse de terapias más específicas. Más allá del tratamiento, la tecnología también podría ayudar a restaurar o compensar la pérdida de los sentidos, ofreciendo nuevas opciones para ciertas formas de ceguera u otras pérdidas sensoriales.

Territorio inexplorado

A pesar de las promesas, los investigadores insisten en que el trabajo aún se encuentra en una etapa temprana. “Será un largo proceso antes de que esta tecnología llegue a los pacientes”, advierte Sanchez-Vives. “Primero debemos comprender a fondo cómo se comportan estas partículas en el cerebro y cómo controlarlas de forma segura y eficaz.” Aún así, el potencial es innegable. “Es fascinante ver que partículas tan pequeñas pueden tener un impacto tan grande en las neuronas”, concluye Sanchez-Vives. “Estamos explorando un territorio completamente nuevo, pero uno que podría transformar la forma en que tratamos los trastornos cerebrales.”

La investigación en este artículo fue financiada por el Consejo Europeo de Innovación (EIC). Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea.

Este artículo se publicó originalmente en Horizon, la revista de investigación e innovación de la UE.

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