Implantación cerebral de bioelectrónica blanda a través del desarrollo embrionario

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biotecnología
• Biología del desarrollo

Sus antecedentes:

• El seguimiento de la actividad neuronal en el cerebro en desarrollo es crucial para comprender los trastornos del desarrollo neurológico.
• Los cambios morfológicos dinámicos durante el desarrollo del cerebro embrionario desafían las tecnologías de electrodos implantables existentes.
• Los métodos anteriores luchan por mantener grabaciones neuronales estables durante el desarrollo del cerebro.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva interfaz bioelectrónica para el seguimiento de la actividad neuronal estable, a largo plazo, de una sola célula, con resolución de milisegundos en el cerebro en desarrollo.
• Superar las limitaciones de las tecnologías actuales para acomodar los cambios morfológicos del desarrollo del cerebro.
• Investigar la dinámica de la actividad neuronal durante el desarrollo y la regeneración del cerebro.

Principales métodos:

• Introducción de una matriz de microelectrodos de malla de espesor submicrómetro y suave a nivel de tejido.
• Aprovechando la reconfiguración 2D a 3D natural de la placa neural embrionaria para la integración del electrodo.
• Utilizando la inmunoescultura, el análisis de la expresión génica y las pruebas de comportamiento para evaluar la biocompatibilidad y el impacto funcional.
• Registro y estimulación de la actividad eléctrica neural en modelos de axolotl durante la regeneración.

Principales resultados:

• El electrodo de malla se integra y distribuye sin problemas en todo el cerebro en desarrollo sin efectos adversos.
• Se logra un mapeo estable y a largo plazo de la actividad de una sola neurona y la dinámica de la población durante el desarrollo cerebral.
• El electrodo registró con éxito la actividad neuronal durante la regeneración del axolotl y moduló el proceso mediante estimulación eléctrica.

Conclusiones:

• El conjunto de microelectrodos de malla desarrollado ofrece un gran avance para el monitoreo de la actividad neuronal durante el desarrollo del cerebro.
• Esta tecnología proporciona información sin precedentes sobre la formación y función de los circuitos neuronales.
• La interfaz bioelectrónica muestra potencial para intervenciones terapéuticas en trastornos del desarrollo neurológico y procesos regenerativos.