Un equipo científico ha desarrollado una nueva tecnología basada en grafeno capaz de monitorizar el cerebro después de un accidente cerebrovascular e identificar áreas que podrían sufrir daños adicionales. La investigación, en la que participa el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), abre la puerta a disponer de información en tiempo real sobre el estado del tejido cerebral durante un ictus y a mejorar la respuesta terapéutica.
El objetivo es proporcionar a la comunidad médica una herramienta que permita conocer con mayor precisión qué está ocurriendo en el cerebro después de un ictus y detectar qué zonas presentan un mayor riesgo de deterioro. Los resultados se han publicado en la revista científica Brain.
La investigación ha reunido a expertos en neurociencia, accidentes cerebrovasculares, ingeniería y materiales avanzados de la Universidad de Manchester, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) y el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), en Barcelona, junto con el socio industrial Multi Channel Systems, en Alemania.
El daño cerebral puede continuar después del ictus
Cuando una persona sufre un ictus isquémico, una obstrucción interrumpe el flujo sanguíneo que llega a una parte del cerebro. La falta de riego provoca daños en el tejido cerebral, pero el proceso de lesión puede continuar después del episodio inicial.
Una de las causas son unas ondas de actividad eléctrica alterada conocidas como despolarizaciones corticales propagadas, que se desplazan por el cerebro lesionado y pueden contribuir a generar daños adicionales.
Hasta ahora, medir estas señales con precisión había sido complicado. Las tecnologías disponibles no son capaces de registrar adecuadamente los cambios eléctricos extremadamente lentos que intervienen en este proceso, lo que limita la información disponible sobre la evolución de la lesión cerebral.
Sensores de grafeno para detectar el tejido cerebral en riesgo
Para superar esta limitación, los investigadores utilizaron sensores de grafeno de alta sensibilidad colocados sobre el cerebro. Con ellos consiguieron registrar las ondas eléctricas con un nivel de detalle que, según los investigadores, permite obtener nueva información sobre el estado del tejido cerebral.
El análisis de las señales eléctricas mostró que su forma contiene información relevante sobre las condiciones del tejido que las rodea. En concreto, los investigadores pudieron diferenciar entre tejido relativamente sano, tejido vulnerable y tejido que ya había sufrido daños graves. Las pruebas se realizaron en modelos de ratón, por lo que los resultados todavía corresponden a una fase preclínica de la investigación.
El estudio también permitió observar una relación entre las señales eléctricas y la respuesta del flujo sanguíneo cerebral. En las zonas de tejido más sano, el flujo sanguíneo aumentaba como respuesta a la onda eléctrica, favoreciendo la recuperación del cerebro después del episodio. En cambio, en el tejido vulnerable, el flujo sanguíneo podía disminuir todavía más, contribuyendo a agravar la lesión.
La ketamina modifica la respuesta del cerebro al ictus
Los investigadores comprobaron además que estas respuestas perjudiciales podían modificarse mediante una dosis baja de ketamina, un fármaco que ya se utiliza en medicina. El tratamiento redujo la duración de las ondas eléctricas dañinas y modificó la respuesta del flujo sanguíneo asociada a ellas. En lugar de producirse una vasoconstricción potencialmente perjudicial, la respuesta pasó a favorecer la vasodilatación.
Los investigadores observaron también una reducción de la extensión total del daño cerebral. Estos resultados apuntan a un posible mecanismo que podría contribuir a los efectos neuroprotectores de la ketamina después de un accidente cerebrovascular.
No obstante, se trata de resultados obtenidos en modelos animales y, por tanto, será necesario continuar investigando antes de determinar si esta estrategia puede trasladarse a pacientes con ictus.
Una ventana en tiempo real al estado del cerebro
Los resultados sugieren que la monitorización cerebral mediante sensores de grafeno podría convertirse algún día en una herramienta para conocer en tiempo real el estado del tejido cerebral durante un accidente cerebrovascular.
Esta información podría ayudar a identificar las zonas con mayor riesgo de sufrir lesiones adicionales y contribuir al desarrollo de tratamientos dirigidos a proteger el tejido cerebral y mejorar la recuperación tras un ictus.
“En términos generales, el estudio demuestra cómo las tecnologías de vanguardia no solo pueden mejorar la forma en que se mide la actividad cerebral, sino también revelar información nueva e importante sobre cómo se desarrollan las lesiones cerebrales y cómo podrían tratarse”, explica Rob Wykes, de la Universidad de Manchester.
La investigación supone además un nuevo avance en una tecnología de sensores que el equipo lleva años desarrollando. “Las tecnologías actuales no permiten registrar las frecuencias bajas. Llevamos años desarrollando nuestra tecnología basada en grafeno, cuyos primeros resultados publicamos en 2018, y el reto ha sido estandarizarla y madurarla para su uso en estudios preclínicos de relevancia”, señala Anton Guimerà-Brunet, investigador del CSIC en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM).
