Essere in grado di misurare l'attività elettrica del cervello ci ha aiutato a comprendere molto meglio i processi del cervello, funzioni, e malattie negli ultimi decenni. Finora, gran parte di questa attività è stata misurata tramite elettrodi posti sul cuoio capelluto (tramite elettroencefalografia (EEG)); però, essere in grado di acquisire segnali direttamente dall'interno del cervello stesso (attraverso dispositivi di interfacciamento neurale) durante le attività della vita quotidiana potrebbe portare le neuroscienze e la neuromedicina a livelli completamente nuovi. Un grave ostacolo a questo piano è che, Sfortunatamente, l'implementazione di interfacce neurali si è rivelata notevolmente impegnativa.

I materiali utilizzati nei minuscoli elettrodi che entrano in contatto con i neuroni, così come quelli di tutti i connettori, dovrebbe essere flessibile ma abbastanza resistente da resistere a un ambiente relativamente duro nel corpo. I precedenti tentativi di sviluppare interfacce cerebrali di lunga durata si sono rivelati impegnativi perché le risposte biologiche naturali del corpo, come l'infiammazione, degradare le prestazioni elettriche degli elettrodi nel tempo. Ma se avessimo un modo pratico per somministrare localmente farmaci antinfiammatori dove gli elettrodi entrano in contatto con il cervello?

In un recente studio pubblicato su Microsistemi e nanoingegneria , un team di ricercatori coreani ha sviluppato una nuova interfaccia cerebrale multifunzionale in grado di registrare contemporaneamente l'attività neuronale e fornire farmaci liquidi al sito di impianto. A differenza dei dispositivi rigidi esistenti, il loro design ha una struttura 3D flessibile in cui viene utilizzata una serie di microaghi per raccogliere più segnali neurali su un'area, e sottili linee conduttive metalliche portano questi segnali a un circuito esterno. Uno degli aspetti più notevoli di questo studio è che, impilando strategicamente e microlavorando più strati polimerici, gli scienziati sono riusciti a incorporare canali microfluidici su un piano parallelo alle linee conduttive. Questi canali sono collegati ad un piccolo serbatoio (che contiene i farmaci da somministrare) e possono portare un flusso costante di liquido verso i microaghi.

Il team ha convalidato il loro approccio attraverso esperimenti di interfaccia cerebrale su ratti vivi, seguita da un'analisi della concentrazione del farmaco nel tessuto intorno agli aghi. I risultati complessivi sono molto promettenti, come Prof. Sohee Kim del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Corea, che ha condotto lo studio, osserva:"La flessibilità e le funzionalità del nostro dispositivo contribuiranno a renderlo più compatibile con i tessuti biologici e a ridurre gli effetti negativi, tutto ciò contribuisce ad aumentare la durata della vita dell'interfaccia neurale".

Lo sviluppo di interfacce cerebrali multifunzionali durevoli ha implicazioni in più discipline. "Il nostro dispositivo potrebbe essere adatto per interfacce cervello-macchina, che consentono alle persone paralizzate di muovere braccia o gambe robotiche usando i loro pensieri, e per il trattamento di malattie neurologiche mediante stimolazione elettrica e/o chimica nel corso degli anni, " afferma il Dr. Yoo Na Kang del Korea Institute of Machinery &Materials (KIMM), primo autore dello studio.