Científicos alemanes enlazan una neurona de sanguijuela y un 'chip' de silicio

Un equipo de biofísicos alemanes ha dado un pequeño paso hacia el acoplamiento de hombre y máquina, al abrir un enlace de comunicación de doble sentido. entre un chip de silicio y una neurona de sanguijuela. Lo novedoso es que no pasa ninguna corriente del chip a la neurona: el chip estimula la neurona para que induzca una carga eléctrica dentro de la célula de sanguijuela. Un canal de señales en ambos sentidos era exigencia esencial para cualquier futuro miembro ortopédico controlado por el cerebro a través de un sistema nervioso vivo.

El experimento del doctor Peter Fromherz y su equi...

Un equipo de biofísicos alemanes ha dado un pequeño paso hacia el acoplamiento de hombre y máquina, al abrir un enlace de comunicación de doble sentido. entre un chip de silicio y una neurona de sanguijuela. Lo novedoso es que no pasa ninguna corriente del chip a la neurona: el chip estimula la neurona para que induzca una carga eléctrica dentro de la célula de sanguijuela. Un canal de señales en ambos sentidos era exigencia esencial para cualquier futuro miembro ortopédico controlado por el cerebro a través de un sistema nervioso vivo.

El experimento del doctor Peter Fromherz y su equipo de investigación del Instituto de Bioquímica Max Planck de Martinsried, cerca de Munich, ha sido descrito en un informe publicado en la revista Phisical Review Letters. Se usaron. neuronas de sanguijuela por conveniencia, pero la técnica puede adaptarse, presumiblemente, a neuronas humanas.Desde finales del siglo XVIII, cuando los italianos Luigi Galvani y Alessandro Volta demostraron que los estímulos eléctricos hacían que el tejido muscular se contrajera, los científicos han explorado vías electroquímicas que hagan que los nervios se enciendan, enviando así señales sensoriales al cerebro o transmitiendo órdenes del cerebro a los músculos y otras partes del cuerpo. Pero tales experimentos incluían por lo general una corriente eléctrica que se aplicaba al tejido mediante un electrodo metálico o algún otro conductor, técnica que Producía la corrosión del electrodo, que contaminaba, calentaba y dañaba el tejido.Dieciséis contactos

Froinherz ha ideado una manera de enviar señales a una neurona usando la estimulación capacitiva, en la que las cargas eléctricas son reintroducidas en. cualquier corriente. Un voltaje eléctrico aplicado al interior del. chip produce un campo eléctrico que induce una carga dentro de la célula y, cuando esta carga alcanza un cierto nivel, la célula se enciende, iniciando la secuencia electroquímica mediante la cual las neuronas se comunican con sus vecinas.

Fromherz asegura que su. equipo utiliza neuronas extraídas de ganglios de sanguijuela, porque las neuronas de sanguijuela son relativamente grandes y, por tanto, más fáciles de manipular que las células de la mayoría de los animales.Incluso así, las dimensiones con las que se trabaja son muy pequeñas: una neurona de sanguijuela tiene sólo unas 50 micras de longitud, más o menos la mitad del diámetro de un pelo humano. El punto de contacto en la neurona tiene sólo 30 micras de ancho, y hay que ponerlo en contacto con exactitud con un transistor del chip que tiene unas cinco micras de lado.

Aunque algunas de las operaciones necesarias para ensamblar estos empalmes microscópicos pueden hacerse a mano en el microscopio, otras requieren micromanipuladores controlados por ordenador, capaces de colocar objetos con una precisión de pocas micras.

Fromherz ha creado empalmes entre un chip y una neurona hasta con 16 puntos de contacto. Entre las neuronas hay de dos tipos, que tienen diferentes funciones en la sanguijuela viva. Uno, que se enciendo? cuando la sanguijuela es ligeramente tocada, haciendo que se mueva, y el otro que se enciende cuando la sanguijuela es herida, haciendo que retroceda.

Pero la simple creación de un enlace de comunicación con una neurona no abre por sí solo el camino a la fabricación de miembros biónicos, dice el' científico, señalando que el acoplamiento capacitivo o hiperpolarización, como ha llamado a su técnica de laboratorio, no es el mecanismo por el. que se comunican1as células vivas. Las neuronas transmiten sus mensajes a las neuronas vecinas mediante cambios químicos en sus correspondientes puntos de unión.

Uno de los obstáculos para integrar un chip de silicio en un sistema nervioso vivo es mantener el contacto íntimo entre el chip y las neuronas. "Implantar un dispositivo así en tejido vivo planteará muchos problemas que no plantean las neuronas limpias y aisladas en laboratorio", dice Fromherz.