Millones de personas de todo el mundo están ciegas debido a una enfermedad o daño en la cornea. Ahora, según un artículo publicado en Technology Review, unos investigadores estadounidenses han diseñado una cornea artificial, hecha de un polímero relleno de agua, que guarda un estrecho parecido con la córnea natural del ojo. En comparación con las corneas artificiales existentes, disponibles en el mercado, el nuevo implante podría reducir las probabilidades de infección y otras complicaciones derivadas de la cirugía.

De los aproximadamente 40.000 pacientes que se someten a un trasplante de córnea en los EEUU cada año, la amplia mayoría recibe una córnea de un donante humano. Sin embargo, aunque la cirugía tiene un elevado índice de éxito, la cantidad de tejido donado es limitada y las listas de espera son largas.

Para resolver este problema, los investigadores han estado desarrollando córneas artificiales utilizando materiales sintéticos. La que más éxito ha tenido hasta la fecha es la queratoprótesis Dolhman-Doane, que fue aprobada por la FDA y ya ha sido utilizada en cientos de pacientes. Consiste en un núcleo de plástico duro transparente rodeado de tejido de un donante humano para ayudar a unir la córnea al ojo.

Sin embargo, este implante suele producir infecciones y otras complicaciones, por lo que los pacientes deben tomar antibióticos el resto de su vida. Por ello, la córnea artificial se utiliza sólo como última opción en pacientes que han rechazado ya varios trasplantes de tejido natural de donantes o que no son aptos para una cirugía de transplante de este tipo.

En lugar de utilizar plástico duro, el ingeniero químico de la Universidad de Stanford Curtis Frank y su antiguo alumno David Myung han creado una córnea artificial basada en un suave hidrogel. El gel rico en agua consiste en una malla de dos redes poliméricas. La primera red está hecha de polietileno glicol y la segunda de ácido poliacrílico. “Es como intentar rellenar los agujeros de una esponja con otro material”, señala Frank. “No puedes separar uno de otro. Se entrelazan de manera inextricable”.

El material transparente resultante es mecánicamente robusto, a pesar de ser 80% agua. Su elevado contenido en agua, explica el oftalmólogo de Stanford Christopher Ta, es fundamental para permitir que la glucosa y otros nutrientes pasen a través de la córnea y fomenten el desarrollo de células epiteliales sobre la superficie del implante. “Creemos que esto es importante para minimizar los riesgos de infección”, señala Ta. “En la córnea natural, la capa epitelial es muy importante para la protección”.

Fuente: Technology Review

Según un artículo publicado en Technology Review, unos chips diseñados para imitar el funcionamiento del cerebro podrían ayudar a entender nuestras capacidades cognitivas. Habitualmente, los transistores de un chip de ordenador están dispuestos para obtener la máxima velocidad de procesamiento, pero este microprocesador, desarrollado en el laboratorio de Kwabena Boahen, de la Universidad de Stanford, incluye grupos de diminutos transistores diseñados para imitar las propiedades eléctricas de las neuronas. Los transistores están organizados para comportarse como células de la retina, la cóclea o, incluso, el hipocampo, una parte del cerebro que ordena y almacena información.Boahen utilizó un proceso conocido como neuromorfismo (“neuromorphing”) para construir complejos circuitos electrónicos que imitan el comportamiento de los circuitos neurales. Su trabajo se basa en los diagramas anatómicos de diferentes partes del cerebro elaborados durante años por neurocientíficos de todo el mundo a través de concienzudos estudios con animales. Se espera que estos modelos del cerebro conduzcan a nuevos descubrimientos a los que sería difícil llegar con las técnicas experimentales existentes.

Uno de los aspectos más intrigantes del cerebro y que ha fascinado a los neurocientíficos durante décadas es su capacidad para formar recuerdos, que parece estar alojada en el hipocampo. El estudio de las neuronas en esta y otras partes del cerebro a arrojado alguna luz sobre el modo en que se forman de los recuerdos: las neuronas codifican la información en forma de impulsos electrónicos que transmiten a otras neuronas; cuando dos neuronas en contacto se encienden repetidas veces de forma consecutiva, la conexión entre ambas se refuerza y el encendido de la primera ayuda a disparar el encendido de la otra. Cuando este proceso, conocido como aprendizaje de Hebbian, tiene lugar en múltiples células vecinas, origina redes de conexiones entre diferentes neuronas que codifican y relacionan la información.

Para entender mejor su funcionamiento, Boahen y el alumno de postgrado John Arthur desarrollaron un chip basado en una capa del hipocampo conocida como CA3, donde se cree que se origina la memoria. Según Boahen, cada célula modelo del chip está formada por un grupo de transistores diseñados para imitar la actividad cerebral de una neurona. Las células de silicio están organizadas en un matriz de 32×32, y cada una de ellas ha sido programada para conectarse débilmente a 21 células vecinas.

Sin embargo, Boahen añade que el chip puede modificar la fuerza de estas conexiones, imitando lo que sucede con las neuronas durante el aprendizaje de Hebbian. Las células de silicio detectan cuándo se encienden las células próximas a ellas y si una célula se enciende justo antes que su vecina, la conexión programada entre ambas se refuerza.

Para demostrar la capacidad del chip para recordar, Arthur envió señales eléctricas al chip desde su portátil y registró en este la respuesta de las neuronas de silicio del chip. Varias veces disparó únicamente la actividad de las neuronas que formaban una U, lo que gradualmente reforzó las conexiones entre estas neuronas. El chip “aprendió” el patrón y cuando, posteriormente, Arthur disparó solo la actividad de las neuronas del extremo superior izquierdo de la U, el chip recreó a la perfección el resto del patrón.

Los investigadores de Stanford planean ahora añadir circuitos al chip para modelar también otra capa del hipocampo conocida como giro dentado, esperando poder establecer recuerdos aún más complejos. Además, pretenden desarrollar otros chips neuromórficos para crear un modelo del córtex, cuya primera generación consistirá en un circuito de 16 chips, cada uno de ellos con una matriz de neuronas de silicio de 256×256. Con ello, Boahen espera poder llegar a desarrollar finalmente prótesis neurales como, por ejemplo, una retina artificial.

Fuente: Technology Review