Una sonda de silicio más fina que un cabello humano se introduce en el cerebro de un ratón y hace algo que la neurociencia nunca había logrado: escuchar la actividad eléctrica de cientos de neuronas y controlarlas con luz de precisión quirúrgica, todo al mismo tiempo y en las mismas zonas profundas del cerebro.
El dispositivo se llama Neuropixels Opto, y lo que ha revelado sobre el funcionamiento del cerebro no era lo que los investigadores esperaban encontrar.
Un obstáculo de décadas resuelto en un único dispositivo
Durante años, los neurocientíficos han trabajado con dos herramientas poderosas pero incompatibles. La electrofisiología permite registrar señales eléctricas de las neuronas con gran precisión; la optogenética, controlarlas mediante pulsos de luz. Combinarlas era el problema: la luz necesaria para activar o silenciar células generaba interferencias eléctricas que inutilizaban los electrodos de registro. Era como intentar grabar una conversación mientras alguien dispara un flash en la misma habitación.
Neuropixels Opto resuelve ese conflicto integrando ambas capacidades en una única sonda de silicio de apenas 70 micrómetros de ancho, menos que el diámetro de un cabello humano. El equipo internacional, liderado por científicos de la UCL y el Allen Institute de Seattle, publicó los resultados en la revista Nature Methods.
Una ingeniería de precisión extrema: 960 sensores y 28 emisores de luz en un hilo de silicio
La arquitectura de la sonda destaca por su densidad. En un vástago de un centímetro de longitud se integran 960 puntos de registro eléctrico y dos conjuntos de 14 emisores de luz —azul y roja— capaces de estimular zonas del cerebro a distintas profundidades de forma espacialmente dirigida.
Esto significa que la sonda puede capturar señales eléctricas de alta resolución a lo largo de toda su longitud mientras estimula simultáneamente con luz. No en experimentos separados. En el mismo instante.
El profesor Matteo Carandini, catedrático de Neurociencia Visual en la UCL, lo resume con claridad: la sonda permite, por primera vez, establecer relaciones causales directas entre la actividad de neuronas concretas y la función cerebral, no solo observar correlaciones.
El hallazgo inesperado: las neuronas corticales son más independientes de lo que pensábamos
El descubrimiento más relevante llegó de la mano de la doctora Karolina Socha, investigadora en el UCL Institute of Ophthalmology. Al utilizar Neuropixels Opto para activar grupos pequeños de neuronas en la corteza cerebral de ratones, esperaba observar lo que el consenso científico daba por sentado: un efecto en cascada que arrastrara a las células vecinas.
No ocurrió así.
La corteza cerebral es una región densamente interconectada. Durante décadas se asumió que esa red tan tupida hacía imposible activar unas pocas neuronas sin despertar a muchas otras. La nueva sonda demostró lo contrario: las neuronas pueden operar de forma localizada e independiente, junto a células que permanecen en reposo.
«Descubrimos que la actividad de las neuronas en la corteza puede ser notablemente localizada», explicó la doctora Socha. «Los nuevos Neuropixels Opto revelaron que estas neuronas pueden operar no solo en conjunto, sino también de forma bastante independiente.»
Este hallazgo supone una revisión fundamental de cómo se entiende la arquitectura funcional de la corteza cerebral.
De la corteza al estriado: mapear los circuitos del Alzheimer, la esquizofrenia y el Parkinson
La sonda no se limitó a explorar la corteza. En el estriado y otras estructuras profundas, Neuropixels Opto permitió identificar dos tipos celulares distintos de forma simultánea —algo que hasta ahora requería técnicas separadas y condiciones experimentales diferentes.
Las implicaciones para el estudio de enfermedades neurológicas y psiquiátricas son directas. El Alzheimer, la esquizofrenia y el Parkinson comparten un denominador común: alteraciones en la comunicación entre neuronas. Poder observar esos circuitos en estados sanos y patológicos, con la resolución que ofrece esta sonda, abre la puerta a intervenciones terapéuticas más precisas. El proyecto cuenta con un respaldo económico considerable: 15 millones de libras financiados por el Wellcome Trust, el Allen Institute y otros socios internacionales.
Una plataforma abierta para la neurociencia global
Más allá del dispositivo en sí, el proyecto tiene una vocación explícita de accesibilidad. El objetivo es poner esta tecnología al alcance de investigadores de todo el mundo, no reservarla a unos pocos laboratorios. La colaboración ya involucra instituciones de Estados Unidos, Reino Unido y Europa, junto a socios especializados en ingeniería de microsistemas.
Lo que hace especialmente valiosa a Neuropixels Opto no es solo su resolución técnica, sino su capacidad de establecer relaciones causales —no simples correlaciones— entre células concretas y comportamientos como la percepción, el aprendizaje o la toma de decisiones.
Las preguntas que esta sonda podrá responder en los próximos años —sobre cómo el cerebro procesa información entre regiones distantes, o qué falla exactamente en los circuitos de un cerebro enfermo— apenas empiezan a formularse. La herramienta ya existe. Ahora comienza el trabajo.