Imágenes que muestran la afluencia de iones de calcio en las neuronas, como resultado de la excitación magnetotérmica llevada a cabo con campos magnéticos alternos, y en presencia de nanopartículas magnéticas. Imagen: Cortesía de los autores de la investigación. Fuente: MIT.
La Estimulación Cerebral Profunda, o deep brain stimulation (DBS, por sus siglas en inglés), es un tratamiento quirúrgico que consiste en implantar un aparato médico que envía impulsos eléctricos a puntos específicos del cerebro.
Este tipo de procedimiento ha demostrado ser eficaz para el tratamiento de enfermedades como el Parkinson o la depresión, pero no suele aplicarse porque es demasiado invasivo: precisa de la implantación de electrodos y cables dentro del cerebro.
Ahora, una investigadora del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) llamada Polina Anikeeva ha encontrado cómo estimular el cerebro al mismo nivel, sin necesidad de implantes.
Nanopartículas y campos magnéticos
El sistema ideado incluye dos elementos: campos magnéticos externos y nanopartículas (partículas microscópicas), que son inyectadas en el tejido cerebral. Las nanopartículas son de óxido de hierro magnético y tienen 22 nanómetros de diámetro (un nanómetro equivale a la mil millonésima parte de un metro).
Cuando las nanopartículas son expuestas a un campo magnético alterno externo - que puede penetrar en el interior de los tejidos biológicos-, se calientan rápidamente. Este aumento local de la temperatura provoca una activación de las neuronas, a través de los receptores de capsaicina de las células nerviosas, que son sensibles al calor.
Estos receptores, que se encuentran en el sistema nervioso central y en el sistema nervioso periférico, son conocidos como “receptores de potencial transitorio V1” o TRPV1, y también son sensibles al dolor.
Este tipo de procedimiento ha demostrado ser eficaz para el tratamiento de enfermedades como el Parkinson o la depresión, pero no suele aplicarse porque es demasiado invasivo: precisa de la implantación de electrodos y cables dentro del cerebro.
Ahora, una investigadora del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) llamada Polina Anikeeva ha encontrado cómo estimular el cerebro al mismo nivel, sin necesidad de implantes.
Nanopartículas y campos magnéticos
El sistema ideado incluye dos elementos: campos magnéticos externos y nanopartículas (partículas microscópicas), que son inyectadas en el tejido cerebral. Las nanopartículas son de óxido de hierro magnético y tienen 22 nanómetros de diámetro (un nanómetro equivale a la mil millonésima parte de un metro).
Cuando las nanopartículas son expuestas a un campo magnético alterno externo - que puede penetrar en el interior de los tejidos biológicos-, se calientan rápidamente. Este aumento local de la temperatura provoca una activación de las neuronas, a través de los receptores de capsaicina de las células nerviosas, que son sensibles al calor.
Estos receptores, que se encuentran en el sistema nervioso central y en el sistema nervioso periférico, son conocidos como “receptores de potencial transitorio V1” o TRPV1, y también son sensibles al dolor.
Probado en ratones
El sistema fue probado en ratones, a los que se les inyectaron las nanopartículas magnéticas en una región cerebral particular. Después, se aplicó a sus cerebros campos magnéticos de baja radiofrecuencia.
Los campos fueron aplicados primero en una dirección, luego en otra, para provocar que las nanopartículas liberasen calor, a medida que se alineaban con cada campo. El calor fue entonces recogido por los receptores TRPV1 de las neuronas cercanas, lo que hizo que estas produjeran y transmitieran señales eléctricas.
Potenciales aplicaciones
Anikeeva y su equipo esperan que esta tecnología se convierta, en un futuro, en una forma de tratamiento eficaz para diversas enfermedades neurológicas, sin necesidad de implantes o de conexiones externas, se explica en un comunicado del MIT.
Por otra parte, las nanopartículas prácticamente no tienen ninguna interacción con los tejidos biológicos (excepto cuando se calientan), por lo que tienden a permanecer donde son colocadas. Este hecho permitiría aplicar el tratamiento a largo plazo, sin necesidad de procedimientos más invasivos.
El siguiente paso para hacer de esta una tecnología práctica para su uso clínico en humanos será “entender mejor cómo nuestro método funciona, a través de registros y de experimentos de comportamiento neuronal; y evaluar si existen efectos secundarios en los tejidos de la zona afectada", concluye Anikeeva.
El sistema fue probado en ratones, a los que se les inyectaron las nanopartículas magnéticas en una región cerebral particular. Después, se aplicó a sus cerebros campos magnéticos de baja radiofrecuencia.
Los campos fueron aplicados primero en una dirección, luego en otra, para provocar que las nanopartículas liberasen calor, a medida que se alineaban con cada campo. El calor fue entonces recogido por los receptores TRPV1 de las neuronas cercanas, lo que hizo que estas produjeran y transmitieran señales eléctricas.
Potenciales aplicaciones
Anikeeva y su equipo esperan que esta tecnología se convierta, en un futuro, en una forma de tratamiento eficaz para diversas enfermedades neurológicas, sin necesidad de implantes o de conexiones externas, se explica en un comunicado del MIT.
Por otra parte, las nanopartículas prácticamente no tienen ninguna interacción con los tejidos biológicos (excepto cuando se calientan), por lo que tienden a permanecer donde son colocadas. Este hecho permitiría aplicar el tratamiento a largo plazo, sin necesidad de procedimientos más invasivos.
El siguiente paso para hacer de esta una tecnología práctica para su uso clínico en humanos será “entender mejor cómo nuestro método funciona, a través de registros y de experimentos de comportamiento neuronal; y evaluar si existen efectos secundarios en los tejidos de la zona afectada", concluye Anikeeva.
Referencia bibliográfica:
Polina Anikeeva, et. al. Wireless magnetothermal deep brain stimulation. Science (2015). DOI: 10.1126/science.1261821.
Polina Anikeeva, et. al. Wireless magnetothermal deep brain stimulation. Science (2015). DOI: 10.1126/science.1261821.