Investigadores del Centro de Nanomedicina del Instituto de Ciencias Básicas y la Universidad de Yonsei en Corea del Sur han desvelado una tecnología que puede manipular áreas específicas del cerebro utilizando campos magnéticos, lo que podría desbloquear los secretos de funciones cerebrales de alto nivel como la cognición, las emociones y motivación.

El equipo ha desarrollado la primera tecnología Nano-MIND (Interfaz magnetogenética para neurodinámica) del mundo, que permite una modificación remota e inalámbrica precisa de circuitos neuronales específicos en las profundidades del cerebro mediante magnetismo. La búsqueda es publicado en la revista Nanotecnología natural.

El cerebro humano contiene más de 100 mil millones de neuronas interconectadas en una red compleja. El control de los circuitos neuronales es crucial para comprender las funciones cerebrales superiores, como la cognición, las emociones y el comportamiento social, así como para identificar las causas de diversos trastornos cerebrales.

La nueva tecnología para controlar las funciones cerebrales también tiene implicaciones para el desarrollo de interfaces cerebro-computadora (BCI), como las desarrolladas por Neuralink, cuyo objetivo es permitir el control de dispositivos externos únicamente mediante el pensamiento.

Aunque los campos magnéticos se han utilizado durante mucho tiempo en imágenes médicas debido a su seguridad y su capacidad para penetrar el tejido biológico, el control preciso de los circuitos cerebrales utilizando campos magnéticos ha sido un gran desafío para los científicos.

Investigadores del Instituto de Biociencias han desarrollado con éxito una tecnología magnetogenética avanzada llamada Nano-MIND, que permite el control remoto de regiones cerebrales específicas para modificar funciones cerebrales complejas como las emociones, los comportamientos sociales y la motivación en los animales. Esta tecnología avanzada aprovecha los campos magnéticos y las nanopartículas magnéticas para activar selectivamente circuitos cerebrales específicos.

La innovación clave es la expresión selectiva de receptores nanomagnéticos en tipos neuronales y circuitos cerebrales específicos y su activación mediante campos magnéticos giratorios en momentos específicos, lo que permite el control espacio-temporal de la actividad neuronal.

En primer lugar, Nano-MIND demostró su capacidad activando selectivamente los receptores GABA inhibidores en el área preóptica medial (MPOA), que es responsable de las conductas maternas. La activación de estas neuronas en ratones hembra no maternos aumentó significativamente las conductas de cuidado, como llevar crías a su nido, de forma similar a las de los ratones maternos.

Además, esta técnica se ha utilizado para regular las conductas alimentarias centrándose en los circuitos motivacionales del hipotálamo lateral. La activación de neuronas inhibidoras dentro de estas regiones resultó en un aumento del 100% en el apetito y las conductas alimentarias en ratones. Por el contrario, la activación de las neuronas excitadoras resultó en una reducción del apetito y de las conductas alimentarias de más del 50%.

Estos resultados demuestran que nano-MIND es capaz de activar selectivamente los circuitos cerebrales deseados para modular bidireccionalmente funciones cerebrales superiores, allanando el camino para avances en neurociencia y posibles aplicaciones terapéuticas.

«Esta es la primera tecnología del mundo que controla libremente áreas específicas del cerebro mediante campos magnéticos», dijo Cheon-Jin Wu, Director del Centro de Nanomedicina. «Esperamos que se utilice ampliamente en la investigación para comprender las funciones cerebrales artificiales avanzadas. Redes neuronales y tecnologías de interfaz. Bidireccionalismo cerebro-computadora y nuevos tratamientos para los trastornos neurológicos.