El Instituto Internacional de Neurociencia Edmond y Lily Safra (IIN-ELS) tiene la distinción de realizar investigación traslacional, que comienza en la ciencia básica y termina en la aplicación práctica del conocimiento aprendido. Tanto el IIN-ELS como la Maestría en Neuroingeniería del IIN-ELS realizan investigaciones en dos áreas de concentración: Interfaz cerebro-máquina (IMC) y Neuromodulación.
Interfaz cerebro-máquina (ICM)
Establecer comunicación directa entre el sistema nervioso y los artefactos robóticos, electrónico o computacional, mediante el uso de señales neurofisiológicas y microestimulación cerebral. Ejemplos de señales capturadas del sistema nervioso central son electroencefalogramas, electrocorticogramas, actividad unitaria de registros extracelulares, potencial de campo local de registros extracelulares, imágenes por resonancia magnética funcional y magnetoencefalografía. Ejemplos de artefactos periféricos controlados son prótesis robóticas, vehículos y computadoras.
El desarrollo de ICM tiene un gran potencial terapéutico y tecnológico de asistencia para una variedad de enfermedades neurológicas que afectan dramáticamente la función motora, como parálisis cerebral, enfermedad de Parkinson y accidente cerebrovascular. Una mayor investigación sobre la ICM podría conducir a la aparición de una nueva generación de dispositivos neuroprótesis capaces de restaurar una variedad de funciones neurológicas en pacientes gravemente limitados por su discapacidad.
El desarrollo del ICM permite extrapolar los medios conocidos hasta la fecha y desarrollar nuevas interfaces como cerebro-máquina-cerebro, y estudios de la dinámica de interacción entre cerebros durante conductas de interacción social. Al mismo tiempo, es necesario desarrollar tecnología. materiales biocompatibles, así como matrices de microelectrodos más eficiente para evaluar el efecto del ICM durante el uso crónico. En conjunto, la investigación de componentes individuales para la implementación del ICM requiere un desarrollo tecnológico avanzado, integrado con la comprensión de los mecanismos neurobiológicos del sistema. En este enfoque, la investigación del ICM permite el desarrollo de tecnologías de asistencia extremadamente avanzado.
Neuromodulación
Consiste en el uso de agentes químicos, biológicos o físicos para restaurar, modular, inhibir o aumentar funciones del sistema nervioso. Se puede realizar de forma no invasiva, con estimulación transcraneal mediante corriente eléctrica o magnética transcraneal, o de forma invasiva, como mediante la implantación de dispositivos en el sistema nervioso central o periférico, que liberan un agente químico o físico. Ejemplos de agentes químicos son moduladores de canales iónicos; y de los físicos, estimulación eléctrica.
Actualmente se ha utilizado la neuromodulación con estimulación eléctrica para tratar Parkinson, temblor esencial, dolor crónico, epilepsia, discapacidad auditiva (sordera), depresión, distonía, síndrome de Tourette y trastorno obsesivo-compulsivo.. Además de estas enfermedades y trastornos, se están investigando muchas otras. La obesidad y los trastornos alimentarios, los tinnitus, los accidentes cerebrovasculares, el coma, la parálisis y los déficits motores, la discapacidad visual (ceguera) y la angina de pecho son ejemplos de trastornos que son el foco de estudios que evalúan la eficacia clínica de diversas terapias de neuromodulación para los pacientes.
Otra rama de investigación en esta área es el desarrollo tecnológico de nuevos equipos y productos o la mejora de los existentes, como el tamaño y formato de microelectrodos y materiales biocompatibles. Los estudios de desarrollo tecnológico planifican y prueban conceptos que representan una evolución del estado actual de las tecnologías actuales. neuromoduladores, construyendo aquellos que se utilizarán en las próximas décadas.
La investigación de parámetros físicos, como la intensidad de la corriente, la frecuencia y la polaridad, sigue siendo desconocida. Tú aspectos neurobiológicos relacionados con los parámetros físicos requieren más investigaciones metódicas para comprender los fenómenos fisicoquímicos inducidos en el sistema nervioso, permitiendo la exploración de mecanismos esenciales para las tecnologías de asistencia accesibles a la población menos favorecida.
El desarrollo de neuromoduladores requiere investigaciones y desarrollo de dispositivos específicos para acceder a sitios del sistema nervioso central y periférico. Estas investigaciones avanzadas en neuromodulación pueden superar los conocimientos actuales más allá de las expectativas de dispositivos para la intervención en cambios o trastornos establecidos, para nuevas aplicaciones y prevención mediante sistemas inteligentes retroalimentación del sistema nervioso.
