Un magnetrodo avanzado basado en sensores TMR para el registro in vivo de campos magnéticos LFP

Escuchar el cerebro sin tocar sus chispas

Nuestros cerebros zumban con pequeñas tormentas eléctricas cada segundo, y aprender a leer esas tormentas podría impulsar las futuras interfaces cerebro–ordenador que ayuden a las personas a moverse, comunicarse o incluso jugar usando solo el pensamiento. Este estudio presenta una nueva forma de escuchar la actividad cerebral, no midiendo la electricidad directamente, sino detectando los débiles campos magnéticos que generan las células cerebrales, mediante un dispositivo del grosor de un pelo llamado magnetrodo.

Un nuevo tipo de miniprobe cerebral

Los investigadores construyeron una sonda miniaturizada basada en la magnetorresistencia por tunelización, una tecnología desarrollada originalmente para sensores magnéticos avanzados. La punta activa de su dispositivo mide solo decenas de micrómetros, lo bastante pequeña para implantarse en el cerebro con daño limitado. En lugar de registrar voltaje como un electrodo tradicional, este magnetrodo reacciona a los diminutos campos magnéticos producidos cuando grupos de neuronas en una región cercana disparan al mismo tiempo. Estas señales combinadas, llamadas potenciales de campo local, reflejan cómo las redes de células cerebrales se coordinan durante el movimiento, la memoria y la enfermedad. El equipo modeló e interconectó cuidadosamente los elementos del sensor para mantener la sensibilidad de la sonda mientras reducían el retardo magnético no deseado, de modo que pudiera seguir cambios lentos y rápidos en la actividad cerebral.

Detectando las señales cerebrales más tenues

Como los campos magnéticos de las neuronas son extremadamente débiles, el sensor debe ser lo bastante silencioso para distinguirlos del ruido electrónico. Los autores midieron cuánto fluctúa aleatoriamente el dispositivo en distintas frecuencias y ajustes de excitación eléctrica. Encontraron que el ruido de tipo "1/f" a baja frecuencia dominaba el rango donde residen muchos ritmos cerebrales. Al reducir la corriente de polarización que alimenta el dispositivo y pasar de una excitación continua a una alterna de alta frecuencia, demostraron que este ruido problemático puede suprimirse fuertemente. Los límites de detección resultantes, de solo unos pocos nanotesla a un ciclo por segundo y aún menores a frecuencias más altas, compitieron favorablemente con sondas magnéticas implantables anteriores y con instrumentos de campo magnético mucho más voluminosos que no pueden implantarse.

Pruebas con señales artificiales y reales

Para comprobar si su sonda podía seguir fielmente los potenciales de campo local, el equipo primero creó una prueba controlada en el laboratorio. Un hilo de cobre delgado, alimentado por un generador de señales neuronales especializado, imitó las corrientes coordinadas de un pequeño grupo de neuronas. El magnetrodo se colocó cerca de este hilo dentro de un contenedor apantallado, y su salida se amplificó, filtró y luego se reconstruyó matemáticamente. Tras el procesamiento, la señal magnética coincidió estrechamente con el patrón de potencial de campo local de referencia, demostrando que el sensor y su electrónica podían recuperar la forma y el tiempo de estos ritmos cerebrales lentos.

Escuchando dentro de un cerebro vivo

La prueba más importante se realizó en ratas vivas. Los investigadores implantaron suavemente la sonda magnética y un microelectrodo estándar a menos de una décima de milímetro de distancia en el hipocampo, una región profunda implicada en la memoria. Dado que ambos dispositivos muestreaban casi el mismo cúmulo de neuronas, las grabaciones eléctricas y magnéticas pudieron compararse directamente. A lo largo de varios segmentos de 100 segundos, el equipo analizó la potencia de distintas bandas de frecuencia en ambas señales. Los espectros magnético y eléctrico subían y bajaban juntos a través de los ritmos cerebrales clave, especialmente en las bandas theta y beta, y una medida estadística de similitud se mantuvo alta y consistente. En contraste, las grabaciones realizadas con el magnetrodo antes del implante, cuando solo recogía ruido de fondo, mostraron una concordancia mucho peor con las señales eléctricas, confirmando que los rastros magnéticos dentro del cerebro reflejaban verdaderamente la actividad neural.

Diseñado para sobrevivir en el entorno cerebral

Cualquier implante debe permanecer estable en el fluido cerebral cálido y salino. Para evaluar la durabilidad, los magnetrodos se sumergieron en líquido cefalorraquídeo artificial a temperatura corporal durante una semana. El equipo midió repetidamente con qué fuerza respondía el dispositivo a campos magnéticos de prueba y cuánto variaba su resistencia. Tanto la sensibilidad como la amplitud de la señal derivaron menos de unos pocos por ciento, lo que sugiere que las capas protectoras alrededor del sensor bloquearon eficazmente la corrosión y que la sonda podría proporcionar lecturas fiables en las escalas temporales necesarias para experimentos típicos.

Qué significa esto para las futuras interfaces cerebrales

Este trabajo muestra que un diminuto sensor magnético implantado puede seguir los mismos ritmos cerebrales que detectan los electrodos estándar, al tiempo que aprovecha cómo los campos magnéticos atraviesan el tejido de forma más limpia. Para el lector general, la idea clave es que la actividad cerebral puede monitorizarse no solo tocando sus cargas eléctricas, sino también sintiendo sus ecos magnéticos. El magnetrodo desarrollado aquí es compacto, sensible y lo bastante estable como para usarse como un nuevo tipo de dispositivo de escucha para el cerebro, enriqueciendo potencialmente las herramientas para interfaces cerebro–ordenador y para estudiar trastornos vinculados a ritmos neuronales anormales.

Cita: Wang, Y., Luo, J., Zhang, C. et al. An advanced TMR sensor-based magnetrode for in vivo LFP magnetic field recording. Microsyst Nanoeng 12, 177 (2026). https://doi.org/10.1038/s41378-026-01262-9

Palabras clave: registro magnético cerebral, potenciales de campo local, magnetorresistencia por tunelización, interfaces neuronales, interfaz cerebro–ordenador