Una campanilla escondida en una caja gruesa se puede hacer sonar sin abrir la tapa. Basta con enviar una onda de sonido a través de las paredes, y el badajo vibrará. Así funciona aproximadamente el ultrasonido transcraneal: el sonido atraviesa los huesos del cráneo y hace que las neuronas en las profundidades del cerebro 'suenen', es decir, generen impulsos eléctricos. Pero a diferencia de una simple campanilla, la neurona tiene varios 'badajos' a la vez, y cuál de ellos se activó seguía siendo un misterio.
Los autores del nuevo trabajo han construido una copia digital de este proceso: un conducto computacional que calcula paso a paso el destino de la onda ultrasónica. Primero, el sonido atraviesa el cráneo (para ello se utilizó una micro-TC de una muestra humana real), luego se convierte en calor y microvibraciones en los tejidos, y estos, a su vez, estiran la membrana de la neurona. El acorde final es el modelo canal iónico de Hodgkin-Huxley, que produce un mapa de las células que 'disparan'. Cada punto del cerebro recibe su propia puntuación de actividad: aproximadamente 8 500 milímetros cúbicos de tejido alrededor del objetivo respondieron con seguridad a la estimulación.
Lo más valioso es que los mapas de activación calculados se pueden verificar en un experimento real, registrando la actividad eléctrica de las neuronas con microelectrodos. Esto no es solo un juego mental, sino una herramienta para seleccionar modos seguros de terapia y determinar qué células exactamente (excitadoras o inhibidoras) responden al sonido. En el futuro, este modelo podría ayudar a tratar la depresión o el dolor crónico sin abrir el cráneo, simplemente dirigiendo con precisión el haz de ultrasonido.
Uno de los mecanismos del modelo es la reacción de la neurona a diminutas burbujas de gas (cavitación) que pueden aparecer en el tejido bajo la acción del ultrasonido. Estas burbujas se comportan como pistones microscópicos que empujan la membrana.
En la serie 'Black Mirror' (episodio 'Arkangel'), la tecnología permitía ver el mundo a través de los ojos de otra persona mediante una interfaz neuronal. La estimulación ultrasónica es un paso hacia la 'conexión' no invasiva al cerebro sin implantes.