Investigadores japoneses han descrito un nuevo dispositivo implantable no más grande que el ancho de una moneda que puede usarse para controlar patrones cerebrales. El dispositivo, reportado en Anticipos de AIP , convierte la luz infrarroja en luz azul para controlar la actividad neuronal, y es el biodispositivo óptico inalámbrico más pequeño y liviano hasta la fecha.

Por siglos, se sabe que las sustancias químicas pueden cambiar el comportamiento neuronal. El campo de la optogenética demostró que el comportamiento neuronal también se puede cambiar con mera luz. Ahora se sabe que la luz puede activar ciertas proteínas en el cerebro para cambiar los patrones cerebrales. Respectivamente, Los científicos han implantado dispositivos ópticos para controlar con éxito el comportamiento de los roedores utilizando únicamente luz de longitudes de onda específicas como estímulo. Sin embargo, los dispositivos suelen ser voluminosos, similar a usar un casco de fútbol americano o algo más pesado, y causar malestar y angustia a los animales.

Takashi Tokuda, profesor asociado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST), ha estado investigando formas de miniaturizar dispositivos ópticos implantables. "El tamaño es siempre el desafío. A nadie le gusta tener implantes grandes, " él dice.

La miniaturización de dispositivos implantables se ha visto obstaculizada por la dependencia de los electromagnetismos. En tales dispositivos, tanto el voltaje como la corriente disminuyen con una reducción de tamaño, limitando así el poder. Por otra parte, en dispositivos que dependen de la energía fotovoltaica, el voltaje permanece sin cambios a medida que se reduce el tamaño.

El nuevo dispositivo fabricado por el equipo de investigación de Tokuda utiliza un semiconductor de óxido metálico complementario que controla la energía fotovoltaica. "Integramos dos conjuntos de células fotovoltaicas en chips semiconductores. Se integraron diez células para alimentar, y siete celdas para sesgos, " él dijo.

El dispositivo incluye un chip LED InGan, lo que hace que el dispositivo emita luz azul. Una característica más distintiva del dispositivo, sin embargo, es que se puede activar con luz infrarroja. El infrarrojo se utiliza en muchas terapias de luz, porque puede penetrar profundamente en el cuerpo, mientras que la luz azul no puede ir mucho más profundo que la superficie. Por lo tanto, el dispositivo se puede implantar varios centímetros en el cuerpo.

A solo 1 mm ³ y 2,3 mg, el volumen y el peso del dispositivo son casi un orden de magnitud que cualquier otro dispositivo informado, lo que llevó a Tokuda a llamarlo "el estimulador neuronal óptico inalámbrico más pequeño del mundo".

Al mismo tiempo, Tokuda reconoce que el dispositivo necesita modificaciones antes de alcanzar su máximo potencial.

"El dispositivo se puede aplicar solo para estimulaciones de pulso y requiere un tiempo de carga para cada estimulación. La mayoría de los optogenéticos usan múltiples pulsos. Necesitamos mejorar la eficiencia de conversión y recepción de energía, " él dijo.