¿Y si el cerebro pudiera detectar su propia enfermedad? Los investigadores han intentado crear un material que "piense" como lo hace el cerebro, que sería más sensible a los primeros signos de enfermedades neurológicas como el Parkinson.

Pensar está muy lejos pero los investigadores de la Universidad Purdue y el Laboratorio Nacional Argonne han diseñado un nuevo material que al menos puede "escuchar".

La lengua franca son corrientes iónicas, que ayudan al cerebro a realizar una reacción particular, necesario para algo tan básico como enviar una señal para respirar. Detectar iones significa también detectar la concentración de una molécula, que sirve como indicador de la salud del cerebro.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores demuestran la capacidad de un material cuántico para recibir hidrógeno automáticamente cuando se coloca debajo de la rebanada del cerebro de un modelo animal. Cuántico significa que el material tiene propiedades electrónicas que no pueden ser explicadas por la física clásica, y que le dan una ventaja única sobre otros materiales utilizados en electrónica, como el silicio.

El borde, en este caso, es fuerte, electrones "correlacionados" que hacen que el material sea extra sensible y extra sintonizable.

"El objetivo es cerrar la brecha entre cómo piensa la electrónica, que es a través de electrones, y como piensa el cerebro, que es a través de iones. Este material nos ayudó a encontrar un puente potencial, "dijo Hai-Tian Zhang, becario postdoctoral Gilbreth en Purdue's College of Engineering y primer autor del artículo.

A la larga, este material podría incluso ofrecer la posibilidad de "descargar" su cerebro, dicen los investigadores.

"Imagínese poner un dispositivo electrónico en el cerebro, para que cuando las funciones cerebrales naturales comiencen a deteriorarse, una persona aún podría recuperar recuerdos de ese dispositivo, "dijo Shriram Ramanathan, un profesor de Purdue de ingeniería de materiales cuyo laboratorio se especializa en el desarrollo de tecnología inspirada en el cerebro.

"Podemos decir con seguridad que este material es una vía potencial para construir un dispositivo informático que almacene y transfiera memorias, " él dijo.

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

Debido a que las cantidades de dopamina suelen ser bajas en el cerebro, e incluso más bajo para las personas con enfermedad de Parkinson, la detección de esta sustancia química ha sido notoriamente difícil. Pero la detección temprana de los niveles de dopamina 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, profesor asistente de ciencias biológicas en el Purdue Institute for Integrative Neuroscience, con sede en Discovery Park.

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 moléculas de glucosa, los óxidos agarrarían espontáneamente hidrógeno de la glucosa a través de una enzima. Lo mismo sucedió con la dopamina liberada de un corte de cerebro de ratón.

La fuerte afinidad por el hidrógeno, como se muestra cuando los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne crearon simulaciones de los experimentos, permitió que el material extrajera átomos por sí solo, sin una fuente de energía.

"El hecho de que no proporcionamos energía al material para que absorba hidrógeno significa que podría traer componentes electrónicos de muy baja potencia con alta sensibilidad, ", Dijo Ramanathan." Esto podría ser útil para sondear entornos inexplorados, así como."

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