Neurociencia

Crean un biosensor cuántico que escucha lo que dice el cerebro.

¿Qué pasaría si el cerebro pudiera detectar su propia enfermedad? Los investigadores han estado tratando de crear un material que «piense» como lo hace el cerebro, que sería más sensible a los signos tempranos de enfermedades neurológicas como el Parkinson.

El pensamiento está muy lejos, pero los investigadores de la Universidad de Purdue y el Laboratorio Nacional de Argonne han diseñado un nuevo material que al menos puede «escuchar».

La lingua franca es una corriente iónica, que ayuda al cerebro a realizar una reacción particular, necesaria para algo tan básico como enviar una señal para respirar. Detectar iones significa también detectar la concentración de una molécula, que sirve como un indicador de la salud del cerebro.

En un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores demuestran la capacidad de un material cuántico para recibir hidrógeno automáticamente cuando se coloca debajo de la porción de cerebro de un modelo animal. Quantum significa que el material tiene propiedades electrónicas que ambos no pueden explicarse por la física clásica y que le dan una ventaja única sobre otros materiales utilizados en la electrónica, como el silicio.

El borde, en este caso, es fuerte, los electrones «correlacionados» que hacen que el material sea más sensible y más sintonizable.

“El objetivo es cerrar la brecha entre cómo piensan los componentes electrónicos, que es a través de los electrones, y cómo piensa el cerebro, que es a través de los iones. Este material nos ayudó a encontrar un puente potencial «, dijo Hai-Tian Zhang, becario postdoctoral de Gilbreth en la Facultad de Ingeniería de Purdue y primer autor del artículo.

A la larga, este material podría incluso traer la capacidad de «descargar» tu cerebro, dicen los investigadores.

«Imagine poner un dispositivo electrónico en el cerebro, para que cuando las funciones naturales del cerebro empiecen a deteriorarse, una persona aún pueda recuperar los recuerdos de ese dispositivo», dijo Shriram Ramanathan , profesor de ingeniería de materiales de Purdue, cuyo laboratorio se especializa en desarrollar tecnología inspirada en el cerebro .

«Podemos decir con confianza que este material es una vía potencial para construir un dispositivo informático que almacene y transfiera memorias», dijo.

Los investigadores probaron este material con dos moléculas: la glucosa, un azúcar esencial para la producción de energía, y la dopamina, un mensajero químico que regula el movimiento, las respuestas emocionales y la memoria.

Debido a que las cantidades de dopamina son típicamente bajas en el cerebro, e incluso más bajas para las personas con enfermedad de Parkinson, la detección de este químico ha sido notoriamente difícil. Pero detectar los niveles de dopamina en forma temprana significaría un tratamiento más rápido de la enfermedad.

«Este material cuántico es aproximadamente nueve veces más sensible a la dopamina que los métodos que usamos actualmente en modelos animales», dijo Alexander Chubykin.

El material cuántico debe su sensibilidad a las fuertes interacciones entre los llamados «electrones correlacionados». Los investigadores descubrieron por primera vez que cuando colocaban el material en contacto con las moléculas de glucosa, los óxidos capturaban espontáneamente el hidrógeno de la glucosa a través de una enzima. Lo mismo sucedió con la dopamina liberada de una porción de cerebro de ratón.

Los investigadores también dicen que este material podría detectar los átomos de una gama de moléculas, más allá de la glucosa y la dopamina. El siguiente paso es crear una forma para que el material «responda» al cerebro.

Fuente: Nature Communications.

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