Nuovo impianto a base di grafene può sentire il cervello “sussurrare”

Un nuovo impianto cerebrale a base di grafene potrebbe aiutare a fornire informazioni sull’insorgenza e sulla progressione delle crisi epilettiche e aprire la strada a interfacce cervello-computer di nuova generazione. Si tratta di un sensore innovativo in grado di registrare l’attività elettrica nel cervello a frequenze estremamente basse e su ampie arie, consentendo di accedere alle informazioni rilevabili sotto gli 0,1 Hz: preziosi indizi che il cervello “sussurra”.

Grafene: il materiale del futuro

Scoperto nel 2004 da Andre Geim e Konstantin Novoselov, mentre conducevano esperimenti su un cristallo di grafite, il grafene si è rivelato un “super-materiale” dalle straordinarie proprietà in grado di stravolgere il campo della tecnologia e aprire strade ad incredibili e futuristiche applicazioni.

Costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio, il grafene ha la resistenza di un diamante (cento volte più solido dell’acciaio) e la flessibilità della plastica oltre ad essere un conduttore di grande efficienza: tutte proprietà che lo classificano come “il materiale del futuro”.

Impianto cerebrale a base di grafene: la conquista del cervello è vicina

La nuova tecnologia, sviluppata dai partner Graphene Flagship presso l’Istituto microelettronico di Barcellona (IMB-CNM, CSIC), l’Istituto catalano di nanoscienza e nanotecnologia (ICN2) e ICFO, costituisce un grande passo verso la conquista del cervello. Per decenni, al fine di comprendere il funzionamento cerebrale, gli scienziati hanno utilizzato array di elettrodi per registrare e mappare l’attività elettrica in diverse regioni del cervello, cercando di analizzare e di scoprire le cause in caso di malfunzionamento o di patologie. Finora questi array sono stati in grado di rilevare l’attività del cervello solo su una determinata soglia di frequenza. Questo limite tecnico è stato superato grazie alla tecnologia messa a punto da Graphene Flagship, che consente appunto di sbloccare le informazioni sotto 0,1 Hz, gettando le basi per future interfacce cervello-computer.

Il dispositivo,nato dalla collaborazione tra tre Graphene Flagship partners (CNM,ICN2 e ICFO) e gli esperti di IDIBAPS, prende le distanze dai classici elettrodi e utilizza un’innovativa architettura basata su transistor che amplificano i segnali cerebrali in situ prima di trasmetterli ad un ricevitore. Secondo il Graphene Flagship, l’uso del grafene per costruire questa nuova architettura consente all’impianto risultante di supportare molti più siti di registrazione rispetto a un array di elettrodi standard.Come è descritto su Nature Materials, rivista su cui è stato pubblicato lo studio,l’impianto è abbastanza sottile e flessibile da poter essere usato su ampie aree della corteccia senza essere respinto o interferire con le normali funzioni cerebrali. Il risultato è una mappatura unica e senza precedenti dell’attività cerebrale a bassa frequenza nota per portare informazioni cruciali su diversi eventi, come l’insorgenza e la progressione di ictus e crisi epilettiche.

Al di là dell’epilessia, questa precisa mappatura e interazione con il cervello ha altre interessanti applicazioni”, ha dichiarato José Antonio Garrido, ICN2. “In contrasto con gli elettrodi passivi standard comuni, la nostra tecnologia a transistor basata su grafene attivo aumenterà l’implementazione di nuove strategie di multiplexing che possono aumentare drasticamente il numero di siti di registrazione nel cervello, guidando lo sviluppo di una nuova generazione di interfacce cervello-computer .

Il grafene ancora una volta dà prova delle sue straordinarie proprietà riclassificandosi, dunque, come il materiale del futuro, in grado di offrire importanti opportunità per le applicazioni biomediche e soprattutto di portare progressi senza precedenti nello studio dei processi cerebrali.