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Investigadores de ETH desarrollan una interfaz genética controlada por el pensamiento
Hemos visto muchos experimentos interesantes con EEG recientemente. Los investigadores han usado estas señales cerebrales para volar un helicóptero de juguete , fabricar contracción de la cola de una rata , operar una tableta y hacer que un parapléjico use un exoesqueleto para patear una pelota en la Copa del Mundo (ver La demostración de control mental de la Copa del Mundo se enfrenta a fechas límite, críticas).
Ahora, Marc Folcher, Martin Fussenegger y sus colegas de ETH Zurich, en Suiza, han ido un paso más allá. Usaron EEG para dar a los voluntarios humanos un control cerebral directo sobre la actividad de las células vivas, una tecnología que llaman la primera interfaz mente-genética del mundo.
Usando la interfaz que diseñaron, el equipo de ETH mostró que un voluntario humano que usaba una gorra de EEG podía usar sus pensamientos para desencadenar la producción de una proteína particular, llamada SEAP, en células de riñón humano que crecen en una placa de Petri. También podía activar los suministros de las células que habían sido implantadas bajo la piel de ratones de laboratorio.
La investigación es interesante porque muestra cómo podrían funcionar los implantes cerebrales futuristas, escriben Folcher y la compañía en el artículo de esta semana. Comunicaciones de la naturaleza . Dichos dispositivos, especulan los autores de ETH, podrían detectar los sentimientos de dolor de una persona (o tal vez un ataque epiléptico inminente) y luego activar automáticamente las células cerebrales para bombear un fármaco biotecnológico útil.
Para construir su interfaz, el equipo de ETH combinó tres tecnologías, cada una de las cuales es emocionante por derecho propio: interfaces cerebro-computadora, biología sintética y optogenética.
Primero, diseñaron las células renales con ADN bacteriano, creando lo que a los biólogos sintéticos les gusta llamar un interruptor genético: una serie de genes que, juntos, funcionan para activar la producción de una proteína en particular, en este caso SEAP.
Para activar este interruptor a la posición de encendido, la pandilla ETH usó optogenética, agregando un gen de la bacteria púrpura Rhodobacter sphaeroides que produce una molécula sensible a la luz. Ahora, cuando usaron una luz LED para hacer brillar una luz infrarroja cercana en sus celdas, el interruptor se encendió e inmediatamente comenzaron a hacer SEAP.
Hasta ahora tan bueno. Pero para completar su truco cibernético, los científicos hicieron que los voluntarios se pusieran gorras EEG, que es una tela cubierta con electrodos que capta las ondas eléctricas del cerebro. Estas ondas pueden ser controladas aproximadamente por una persona si se concentra. En sí mismo, EEG no es nada nuevo— aquí hay un video de John Lennon de los Beatles usando EEG para controlar un instrumento musical en la década de 1970.
Pero el equipo de ETH quería ser el primero en convertir los pensamientos humanos en pulsos eléctricos, luego en luz y finalmente en proteínas. Lo hicieron haciendo que los voluntarios usaran sus ondas cerebrales para encender la luz LED, lo que provocó que las células produjeran la proteína SEAP. En resumen, dicen Folcher y compañía, diseñamos una interfaz mente-genética que utiliza ondas cerebrales para controlar de forma remota la transcripción del gen objetivo de forma inalámbrica.
Usted podría preguntar cuál es el punto. Una respuesta es que muchos científicos en este momento están interesados en los implantes cerebrales de próxima generación. Esperan mejorar la estimulación cerebral profunda, una tecnología médica ampliamente utilizada para detener los temblores de la enfermedad de Parkinson. Estos implantes cerebrales detienen los temblores usando un cable colocado en una región del cerebro llamada tálamo. El paciente lo enciende y recibe una corriente eléctrica bastante fuerte, que inmediatamente hace que cesen los temblores. Es una tecnología que hace maravillas, aunque nadie está seguro de cómo funciona.
Ya se ha comenzado a trabajar en los implantes del mañana, y estos pueden funcionar tal como lo prevé el equipo de ETH. Por ejemplo, la Fundación Michael J. Fox para la investigación de Parksinson ha estado financiando investigaciones sobre cómo reemplazar los electrodos en los estimuladores cerebrales profundos con fibra óptica. En lugar de descargas eléctricas, enviaría pulsos de luz para controlar las neuronas que no funcionan correctamente en el Parkinson.
Igual de importante para los implantes de próxima generación es la idea del control cerebral directo. En lugar de que el paciente tenga que encender su dispositivo manualmente, el llamado sistema de bucle abierto, el objetivo es cerrar el bucle con un implante que puede leer señales cerebrales y saber cuándo comienza un temblor. De esa forma, el implante reaccionaría automáticamente cuando sea necesario el tratamiento.
Eso significa que la loca interfaz mente-ADN del equipo ETH no es tan loca después de todo.