Ingeniería biomédica
Una innovadora técnica de ingeniería biomédica utiliza ultrasonidos focalizados para "esculpir" patrones de actividad neuronal, logrando una precisión y seguridad sin precedentes
Redacción T21
Madrid 22 OCT 2025
Representación artística de cómo los ultrasonidos holográficos activan de forma simultánea y coordinada diferentes nodos de una red neuronal en el cerebro. / IA/T21
Un equipo científico ha desarrollado "hologramas de sonido" capaces de activar redes neuronales con una exactitud milimétrica. Este avance abre la puerta a futuros tratamientos no invasivos para enfermedades neurológicas como el Parkinson, el Alzheimer o la epilepsia.
Una nueva investigación, publicada en Nature Biomedical Engineering, ha descubierto una forma mucho más eficaz y precisa de interactuar con el cerebro sin necesidad de cirugía. Los científicos han desarrollado una técnica que utiliza ultrasonidos para generar "hologramas" de sonido capaces de estimular circuitos neuronales específicos, logrando resultados que hasta ahora parecían inalcanzables con los métodos convencionales.
La neuromodulación, que es la capacidad de alterar la actividad nerviosa, es una de las grandes promesas de la medicina moderna para tratar enfermedades neurológicas y comprender el funcionamiento del cerebro.
Una de las herramientas más prometedoras para lograrlo es la estimulación transcraneal por ultrasonido (TUS), que utiliza ondas de sonido para influir en las neuronas de forma no invasiva. Sin embargo, esta técnica se ha enfrentado a importantes limitaciones, como la dificultad para dirigir la estimulación con precisión y controlar la zona exacta del cerebro afectada.
Un paso adelante
Para superar estos obstáculos, un equipo de investigadores ha desarrollado una versión avanzada de esta tecnología, a la que han denominado estimulación transcraneal por ultrasonido holográfico (hTUS). En lugar de enviar un único haz de ultrasonido, este nuevo sistema utiliza una matriz esférica compuesta por 512 pequeños elementos para proyectar patrones de sonido complejos y distribuidos en el cerebro, de forma similar a como la luz crea un holograma tridimensional. Esto permite "esculpir" el campo de ultrasonido para activar no solo un punto, sino múltiples focos de alta resolución de manera simultánea y coordinada.
El avance más sorprendente de esta investigación, realizada en ratones, es la eficiencia del método holográfico. Mientras que la estimulación tradicional con un solo foco requería presiones acústicas elevadas para provocar una respuesta neuronal detectable (superior a 2.5 megapascales), la técnica holográfica logra una activación robusta de las redes neuronales con una presión mucho menor, de tan solo 1.2 megapascales. Esto significa que se puede obtener un efecto más potente con una energía considerablemente inferior, lo que reduce los riesgos y aumenta la viabilidad de futuras aplicaciones clínicas.
Modelos informáticos
Para entender por qué la estimulación holográfica es tan superior, los científicos no solo observaron directamente la actividad cerebral mediante imágenes de calcio —una técnica que hace que las neuronas "se iluminen" cuando están activadas—, sino que también crearon modelos informáticos para desentrañar los mecanismos subyacentes.
La conclusión fue que el secreto no reside tanto en las propiedades físicas del ultrasonido, como la presión o la frecuencia, sino en la forma en que el cerebro responde a nivel de redes.
Al estimular varios puntos interconectados de un circuito cerebral al mismo tiempo, la técnica hTUS aprovecha la propia conectividad del cerebro. Las neuronas estimuladas se activan de forma concurrente y, a través de sus proyecciones sinápticas, refuerzan mutuamente su actividad.
Es un efecto cooperativo: la activación simultánea de la red genera una respuesta amplificada que es mucho mayor que la suma de las partes. En esencia, en lugar de "golpear" un solo punto con fuerza, el método holográfico organiza un "coro" de neuronas que cantan al unísono, produciendo un efecto mucho más potente y sostenido.
Radiación total
Estos hallazgos no solo representan un avance técnico, sino que también cambian la comprensión fundamental de la interacción entre los ultrasonidos y el tejido nervioso. El estudio sugiere que el factor clave para la neuromodulación podría no ser la presión máxima en un punto, sino la "fuerza de radiación total" distribuida en un área, proponiendo una nueva métrica para evaluar estos efectos.
Esta perspectiva abre la puerta al diseño de estrategias de estimulación innovadoras, tanto en la investigación básica para desentrañar los misterios del cerebro como en el desarrollo de terapias más seguras y eficaces para una amplia gama de trastornos neurológicos y psiquiátricos.
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Referencia
Holographic transcranial ultrasound neuromodulation enhances stimulation efficacy by cooperatively recruiting distributed brain circuits. Hector Estrada et al. Nature Biomedical Engineering (2025).
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Fuente:
