Los científicos han hackeado el cerebro de una mosca y manipulado sus neuronas para controlar a distancia sus movimientos. Mediante campos magnéticos modulados a voluntad, estimulan neuronas que en medio segundo desencadenan comportamientos inducidos. Una tecnología que también se explora para seres humanos.

Investigadores de la Universidad de Rice, la Universidad de Duke, la Universidad de Brown y la Facultad de Medicina de Baylor, han controlado remotamente los movimientos de una mosca activando a distancia neuronas específicas.

Esta tecnología, que combina ingeniería genética, nanotecnología e ingeniería eléctrica, activa los circuitos neuronales unas 50 veces más rápido que la mejor tecnología demostrada anteriormente para la estimulación magnética de neuronas definidas genéticamente, según los investigadores.

Para conseguirlo, utilizaron señales magnéticas para activar neuronas: eso les permitió controlar la posición del cuerpo de las moscas de la fruta que se movían libremente por un recinto. Los resultados de este trabajo se publican en la revista Nature Materials.

Esta capacidad de activar células genéticamente seleccionadas en momentos precisos podría ser una herramienta poderosa para estudiar el cerebro, tratar enfermedades y desarrollar tecnología de comunicación directa entre el cerebro y la máquina, según los investigadores.

Magnetogenética

Todo este desarrollo se basa en la magnetogenética, una técnica biológica que implica el uso de campos magnéticos para controlar de forma remota la actividad celular.

Esta tecnología, que usa la activación de neuronas mediante campos magnéticos, podría aplicarse a casos de Parkinson, del Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) o incluso de la epilepsia, para sustituir los electrodos que se utilizan actualmente para la estimulación cerebral profunda.

La tecnología inalámbrica desarrollada en esta investigación para activar de forma remota circuitos cerebrales específicos en moscas de la fruta consigue que la velocidad del control magnético remoto alcanzado se aproxime a la velocidad del cerebro, dando esperanza para terapias sin cirugía.

Sin embargo, la activación cronometrada de células específicas no es algo totalmente nuevo, ya que se ha utilizado anteriormente para estudiar el cerebro, tratar enfermedades (estimulación profunda para el Parkinson o la epilepsia) y desarrollar tecnología de comunicación directa cerebro-máquina o cerebro-cerebro.

Jugando con el calor

Lo que es realmente significativo de la nueva investigación es que aporta una forma original de controlar las neuronas con electroimanes: utiliza el calentamiento de nanopartículas magnéticas introducidas en los canales iónicos de las neuronas sensibles a la temperatura.

En concreto, los investigadores empezaron modificando genéticamente las moscas para que expresaran este canal iónico sensible al calor específico en algunas de sus neuronas: les inyectaron nanopartículas de óxido de hierro magnético, que pueden calentarse con un campo magnético.

Las neuronas seleccionadas para recibir esas nanopartículas son las que hacen que las moscas extiendan parcialmente sus alas, cuando se plantean el apareamiento.

El recinto donde estaban las moscas estaba depositado sobre un electroimán: el campo magnético que afecta a las moscas se altera mediante el flujo de una corriente eléctrica que llega al electroimán a través de los los investigadores.

Cuando los investigadores activan el electroimán con una carga eléctrica, el canal de iones implantado en las neuronas capta ese calor. Entonces el canal se abre y activa la neurona: la mosca extiende sus alas.

Un análisis del video de los experimentos comprobó que las moscas, con las modificaciones genéticas, adoptaron la postura de alas extendidas alrededor de medio segundo después del cambio del campo magnético.