Una nueva tecnología permite el control simultáneo de muchos cerebros de animales a través de Internet de las cosas, lo que propiciará nuevos estudios sobre los fundamentos neuronales de comportamientos y trastornos mentales que cambiarán la forma de hacer neurociencia.
Los científicos han descubierto la manera de controlar de forma remota los cerebros de numerosos animales de forma simultánea e independiente a través de Internet, lo que cambiará la forma de hacer neurociencia.
Los investigadores creen que esta tecnología puede acelerar la investigación para descubrir las funciones básicas del cerebro, así como los fundamentos de varios trastornos neuropsiquiátricos y neurológicos.
El equipo de investigación, de naturaleza multidisciplinar, formado por investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), de la Universidad de Washington en St. Louis y de la Universidad de Colorado, Boulder, creó un ecosistema inalámbrico con sus propios dispositivos inalámbricos implantables e infraestructura de Internet de las cosas (IoT), para permitir experimentos de neurociencia de alto rendimiento a través de Internet.
IoT agrupa e interconecta dispositivos y objetos a través de una red (por ejemplo Internet), a través de la cual todos esos dispositivos (sensores, implantes cerebrales…) pueden ser visibles entre sí e interactuar sin intervención directa humana.
Esta tecnología innovadora podría en el futuro permitir a los científicos manipular los cerebros de animales en cualquier parte del mundo, según explican en un artículo publicado en la revista Nature Biomedical Engineering.
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“Esta novedosa tecnología es muy versátil y adaptable. Puede controlar de forma remota numerosos implantes neuronales y herramientas de laboratorio en tiempo real o de forma programada sin interacciones humanas directas”, explica el profesor Jae-Woong Jeong, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de KAIST y autor principal del estudio, en un comunicado.
Y añade: «estos dispositivos y equipos neuronales inalámbricos integrados con la tecnología de IoT tienen un enorme potencial para la ciencia y la medicina».
El ecosistema inalámbrico solo requiere un pequeño ordenador que se puede comprar por menos de 40 euros, que se conecta a Internet y se comunica con sondas cerebrales multifuncionales inalámbricas u otros tipos de equipos de laboratorio convencionales que utilizan módulos de control de IoT.
Al integrar de manera óptima la versatilidad y la construcción modular de hardware y software únicos de IoT dentro de un solo ecosistema, esta tecnología inalámbrica ofrece nuevas aplicaciones que no han sido conseguidas hasta ahora por una tecnología independiente.
Estas aplicaciones incluyen, entre otros, el hardware minimalista (orientado a dispositivos como los teléfonos inteligentes), acceso remoto global, experimentos selectivos y programados, automatización personalizable y escalabilidad de alto rendimiento, señalan los investigadores.
“Siempre que los investigadores tengan acceso a Internet, pueden activar, personalizar, detener, validar y almacenar los resultados de grandes experimentos en cualquier momento y desde cualquier lugar del mundo. Pueden realizar de forma remota experimentos de neurociencia a gran escala en animales desplegados en varios países”, añade uno de los autores principales, Raza Qazi, investigador de KAIST y de la Universidad de Colorado, Boulder. “El bajo costo de este sistema permite que se adopte fácilmente y pueda impulsar aún más la innovación en muchos laboratorios”, añade.
Una de las ventajas importantes de esta neurotecnología de IoT es su capacidad para implementarse masivamente en todo el mundo debido a su hardware minimalista, bajo costo de instalación, facilidad de uso y versatilidad personalizable.
Los científicos de todo el mundo pueden implementar rápidamente esta tecnología dentro de sus laboratorios con disposiciones presupuestarias mínimas para lograr acceso remoto global y automatización experimental, reduciendo así potencialmente el tiempo necesario para desentrañar varios desafíos neurocientíficos, como los asociados con condiciones neurológicas intratables.
Otro autor principal del estudio, Jordan McCall, del Departamento de Anestesiología y Centro de Farmacología Clínica de la Universidad de Washington en St. Louis, señala a su vez que esta tecnología tiene el potencial de cambiar la forma en que se realizan los estudios de neurociencia básica.
“Una de las mayores limitaciones a la hora de intentar comprender cómo funciona el cerebro de los mamíferos es que tenemos que estudiar estas funciones en condiciones no naturales. Esta tecnología nos acerca un paso más a la realización de estudios importantes sin interacción humana directa con los sujetos de estudio”, explica McCall.
La capacidad de programar experimentos de forma remota avanza hacia la automatización de este tipo de experimentos, destacan los investigadores.
Kyle Parker, otro autor principal del estudio, explica al respecto: “Esta automatización experimental puede ayudarnos a reducir la cantidad de animales utilizados en la investigación biomédica, al reducir la variabilidad introducida por varios experimentadores. Esto es especialmente importante dado nuestro imperativo moral de buscar diseños de investigación que permitan esta reducción», concluye.
Los investigadores creen que esta tecnología inalámbrica puede abrir nuevas oportunidades para muchas aplicaciones, incluida la investigación del cerebro, productos farmacéuticos y telemedicina para tratar enfermedades del cerebro y otros órganos de forma remota.
Esta tecnología de automatización remota podría volverse aún más valiosa cuando muchos laboratorios necesitan acceder simultáneamente, por ejemplo, durante el apogeo de la pandemia COVID-19.
Scalable and modular wireless-network infrastructure for large-scale behavioural neuroscience. Raza Qazi et al. Nature Biomedical Engineering (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-021-00814-w
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