Esquema de una sonda monolítica 3D Neural Rose, con la estructura final de la sonda (arriba a la derecha) e imágenes SEM de la sonda de rosa con vistas globales y de primer plano. Crédito: Fang Research Group / Dartmouth College.
Para arrojar una nueva luz sobre la contribución de diferentes regiones cerebrales y circuitos neuronales a funciones mentales específicas, los neurocientíficos e investigadores médicos dependen de técnicas de imágenes avanzadas y sondas neuronales. Estos son dispositivos electrónicos que incorporan electrodos, componentes que pueden medir los impulsos eléctricos producidos por las neuronas, que se conocen como picos.
Si bien las sondas existentes han ayudado a mapear varias redes de neuronas y comprender sus funciones, la mayoría de ellas tienen diseños bidimensionales (2D). Esto se debe a que se hacen emplear dispositivos y estrategias de fabricación basadas en semiconductores convencionales.
Los investigadores de Dartmouth College, la Universidad de Pittsburgh, la Universidad Estatal de Oklahoma y otros institutos han desarrollado un nuevo enfoque que podría permitir la fabricación de sondas neuronales tridimensionales (3D) suaves a gran escala. Su método propuesto, descrito en un artículo publicado En la naturaleza electrónica, implica el rodamiento de dispositivos electrónicos planos en estructuras 3D cilíndricas.
“Nos inspiramos realmente el ‘desajuste dimensional’ entre las sondas bidimensionales típicas y los circuitos neuronales 3D del cerebro”, dijo Hui Fang, autor principal del artículo, a Medical Xpress.
“Un día se nos ocurrió que, debido a que estamos trabajando en este mundo de la electrónica flexible, ¿por qué no aprovechar la suavidad de las cosas? Si enrollamos las cosas, podemos darnos cuenta de las sondas 3D a escala de un órgano como el cerebro”.
“Casi puedes pensar en la sonda resultante como un rollo suizo”, explicó Fang.
“Todos los vástagos que extraen del rollo suizo se insertarán en el cerebro, y se pueden configurar muchas cosas diferentes: el parámetro de espaciado, el tono de vástago, el número de vástagos y el número de electrodos por vástago.
“Compare eso con el estándar de oro ahora en nuestro campo, la matriz de Utah, que tiene solo un electrodo en cada punta. Podemos tener matrices de electrodos perfiles de profundidad a lo largo de vástagos individuales, siguiendo diferentes diseños también”.
Esencialmente, las sondas neuronales 3D creadas por Fang y sus colegas consisten en vástagos de electrodos, que son extensiones delgadas con varios sitios de grabación incrustados en ellas, conectados por un material flexible que mantiene el espacio entre ellos (es decir, un espaciador).
En particular, se pueden ajustar los parámetros subyacentes de las sondas, como la distancia entre los vástagos y el grosor del espaciador.
Arriba: Mapeo 3D de orientaciones preferidas (izquierda) y selectividad (tamaño de la esfera, derecha) ilustra una organización de sal y pimienta. Abajo: los ángulos predichos para los ensayos retenidos se alinean estrechamente con los ángulos verdaderos (izquierda). Error de decodificación medio utilizando unidades 3D versus unidades confinadas a un plano de electrodo único (derecha). Crédito: Fang Research Group / Dartmouth College.
Utilizando un enfoque continuo, los investigadores pudieron crear sondas 3D que contenían cientos de electrodos, lo que podría recopilar grabaciones más precisas que las sondas 2D existentes.
Como las neuronas son muy pequeñas y se pueden encontrar muchas de ellas en regiones específicas del cerebro, un mayor número de sitios de grabación podría ayudar a estudiar su actividad con mucho más detalle.
El equipo llamó los nuevos dispositivos que crearon utilizando su enfoque de sondas Rose (Rolling of Soft Electronics). El rendimiento de las sondas de rosas se evaluó en una serie de experimentos iniciales que involucran ratones y ratones adultos vivos y en movimiento.
“Usando las sondas en modelos de roedores despiertos, revelamos ajuste de orientación distribuida 3D y un mayor rendimiento de decodificación utilizando las unidades registradas en 3D en comparación con las de un plano de un solo electrodo”, dijo Fang.
“Las sondas de rosas también reducen el estrés tisular y las reacciones inflamatorias en comparación con las sondas de silicio rígidas tradicionales. Los dispositivos como este se utilizan como una herramienta de neurociencia, para permitir estudios para nuestros colegas en el Departamento de Ciencias Psicológicas y Cerebrales, por ejemplo, o para servir como un dispositivo biomédico”.
En el futuro, las nuevas sondas desarrolladas por este equipo de investigadores podrían usarse para estudiar la función y la actividad de poblaciones de neuronas específicas, lo que podría conducir a nuevos descubrimientos interesantes. Además, podrían integrarse en prótesis motoras, sistemas que permiten a las personas que ya no pueden mover partes específicas de su cuerpo mover las extremidades robóticas a través de su actividad cerebral.
Otra aplicación emergente para las sondas de rosas es el desarrollo de neuro-prostensas visuales, también conocida como ojos biónicos. Estos son dispositivos médicos que intervienen en el sistema nervioso para restaurar en parte la vista de individuos ciegos o personas con graves impedimentos visuales.
“Como parte de nuestros próximos estudios, mejoraremos aún más la biocompatibilidad crónica de la plataforma de sonda 3D, logrando la estabilidad de semicrónico a crónico”, agregó Fang.
“Esto abrirá muchas oportunidades desde la neurociencia fundamental hasta las aplicaciones clínicas. En segundo lugar, nos gustaría realizar estudios neuro-prostésicos y traducción humana”.
Escrito para usted por nuestro autor Ingrid Fadellieditado por Sadie Harleyy verificado y revisado por Robert Egan—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Yi Qiang et al, sondas neuronales tridimensionales monolíticas de la rodadura determinista de electrónica blanda, Electrónica Natural (2025). Dos: 10.1038/s41928-025-01431-0.
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Cita: La electrónica suave enrollable produce sondas cerebrales en 3D para el mapeo de neuronas precisas (2025, 9 de septiembre) Recuperado el 9 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-soft-electronics-yields-3d-brain.html
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