Por primera vez en la historia, ingenieros y neurobiólogos de Northwestern han programado de forma inalámbrica, y luego desprogramado, ratones para interactuar socialmente entre sí en tiempo real.

El avance se debe a un dispositivo ultraminiatura, inalámbrico, sin batería y totalmente implantable, el primero en su tipo, que utiliza luz para activar neuronas.

Este estudio es el primer artículo de optogenética (un método para controlar neuronas con luz) que explora las interacciones sociales dentro de grupos de animales, lo que antes era imposible con las tecnologías actuales.

Investigaciones anteriores que utilizaban optogenética requerían cables de fibra óptica, que restringían los movimientos del ratón y provocaban que se enredaran durante las interacciones sociales o en entornos complejos. Sin embargo, ahora la naturaleza delgada, flexible e inalámbrica del implante permite que los ratones se vean normales y se comporten libremente en entornos realistas, lo que permite a los investigadores observarlos en condiciones naturales.

Introducida en modelos animales alrededor de 2005, la optogenética ofrece control de neuronas específicas dirigidas genéticamente para sondearlas con un detalle sin precedentes para estudiar su conectividad o liberación de neurotransmisores.

Los investigadores primero modifican las neuronas en ratones vivos para expresar un gen modificado de algas sensibles a la luz. Luego, pueden usar luz externa para controlar y monitorear específicamente la actividad cerebral.

Debido a la ingeniería genética involucrada, el método no está aprobado en humanos… aún.

En la investigación aludida, el dispositivo de medio milímetro de espesor se conecta a una sonda filamentosa fina y flexible con LED en la punta, que se extienden hacia el cerebro a través de un pequeño defecto craneal.

El dispositivo en miniatura aprovecha los protocolos de comunicación de campo cercano, la misma tecnología utilizada en los teléfonos inteligentes para los pagos electrónicos.

Los investigadores operan la luz de forma inalámbrica en tiempo real con una interfaz de usuario en una computadora. Una antena que rodea el recinto de los animales suministra energía al dispositivo inalámbrico, eliminando así la necesidad de una batería pesada y voluminosa.

Cuando los ratones estaban físicamente cerca unos de otros en un entorno cerrado, los investigadores activaban de forma inalámbrica y sincrónica un conjunto de neuronas en una región del cerebro relacionada con la función ejecutiva de orden superior, lo que hacía que aumentaran la frecuencia y la duración de las interacciones sociales.

La desincronización de la estimulación disminuyó rápidamente las interacciones sociales en el mismo par de ratones.

En un entorno grupal, los investigadores podrían sesgar a un par elegido arbitrariamente para interactuar más que otros.