Tiene 34 años y desarrolla electrodos diminutos que imitan a las neuronas para conectarse mejor con el cerebro

La electrónica y el cerebro humano tienen un problema fundamental: están hechos de materiales completamente diferentes.

Mientras que el tejido cerebral es extremadamente blando, delicado y dinámico, muchos de los dispositivos utilizados para registrar su actividad son comparativamente rígidos. Esa diferencia física puede dificultar la integración entre los electrodos y las células que se pretende estudiar.

La científica Xiao Yang, de 34 años, intenta reducir esa distancia desarrollando dispositivos electrónicos que se parezcan cada vez más, en tamaño, flexibilidad y estructura, a los componentes naturales del cerebro.

Yang es profesora asistente de Ingeniería Biomédica y de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad Johns Hopkins, donde desarrolla bioelectrónica y biomateriales destinados a interfaces cerebro-máquina, medicina regenerativa y al estudio del desarrollo y las enfermedades del sistema nervioso.

Electrodos que buscan adaptarse al cerebro

Una de las ideas centrales de su investigación es sencilla de explicar, aunque extremadamente compleja de ejecutar: si queremos conectar dispositivos electrónicos con el cerebro, ¿por qué no hacer que esos dispositivos se parezcan más a las estructuras biológicas con las que deben convivir?

Su trabajo busca superar las diferencias estructurales, mecánicas y bioquímicas que existen entre los dispositivos electrónicos convencionales y los tejidos neuronales blandos. El objetivo es desarrollar interfaces capaces de interactuar con el sistema nervioso de una manera menos invasiva y más compatible con su entorno biológico.

Esto podría resultar relevante para el futuro de las interfaces cerebro-máquina, sistemas capaces de registrar o transmitir información entre la actividad neuronal y dispositivos externos.

Sin embargo, existe una diferencia importante entre el potencial de esta tecnología y su aplicación actual: estos desarrollos forman parte de una línea de investigación y no deben interpretarse como un tratamiento clínico ya disponible para enfermedades neurológicas.

Cuando el kirigami se encuentra con la neurociencia

Otro de los desarrollos en los que participó Yang surgió de una fuente bastante inesperada: el kirigami, el arte de crear estructuras mediante cortes y pliegues en papel.

A partir de esos principios, Yang y un equipo de investigadores desarrollaron KiriE (Kirigami Electronics), una plataforma electrónica extremadamente flexible.

La estructura comienza prácticamente plana, en dos dimensiones, pero puede transformarse en una configuración tridimensional similar a una pequeña cesta. Los investigadores desarrollaron diseños con patrones espirales y de tipo panal capaces de adaptarse alrededor de organoides neuronales.

Los organoides son estructuras tridimensionales cultivadas a partir de células que reproducen determinadas características de órganos reales. En neurociencia permiten estudiar aspectos del desarrollo y funcionamiento del tejido cerebral humano en condiciones de laboratorio.

El desafío era poder observar eléctricamente esas estructuras durante períodos prolongados sin alterar significativamente su arquitectura.

Registraron actividad durante hasta 120 días

Los resultados publicados en Nature Biotechnology mostraron que KiriE pudo integrarse con organoides corticales y registrar su actividad eléctrica durante hasta 120 días, mientras se preservaban su morfología, arquitectura celular y composición.

Esto ofrece a los investigadores una herramienta para seguir la evolución de la actividad neuronal durante meses en lugar de obtener solamente observaciones puntuales.

La plataforma también fue combinada experimentalmente con técnicas de estimulación optogenética y farmacológica y utilizada para estudiar características relacionadas con enfermedades genéticas y conexiones entre diferentes tipos de organoides neuronales.

En otras palabras, el dispositivo no busca convertirse directamente en un "cerebro electrónico", sino ofrecer una ventana mucho más prolongada y detallada para estudiar cómo se organizan y comunican las células nerviosas.

Electrónica inspirada en la propia biología

Yang también ha trabajado en otro concepto denominado VasES, una estructura electrónica inspirada en la forma de los vasos sanguíneos naturales del cerebro. La idea vuelve a seguir la misma filosofía: diseñar tecnología tomando como referencia las estructuras que la evolución ya produjo en los organismos vivos.

Su investigación se encuentra precisamente en la intersección de campos que durante mucho tiempo avanzaron por caminos separados: electrónica, ingeniería de materiales, química, biología y neurociencia.

En lugar de fabricar dispositivos cada vez más potentes pero físicamente alejados de los tejidos humanos, esta nueva corriente de bioelectrónica intenta construir sistemas que sean más pequeños, flexibles y compatibles con la materia viva.

Una joven investigadora reconocida internacionalmente

Antes de incorporarse a Johns Hopkins en 2025, Yang realizó investigación posdoctoral en el Wu Tsai Neurosciences Institute de la Universidad de Stanford. Previamente obtuvo un doctorado en Química en Harvard y se graduó en Química e Ingeniería Molecular en la Universidad de Pekín.

Su trabajo fue reconocido por MIT Technology Review, que la incluyó en su selección Innovators Under 35 Asia Pacific dentro de la categoría de inventores. En 2026 también fue seleccionada por Scientific American entre un grupo de investigadores jóvenes destacados por el potencial de sus trabajos científicos.

Más allá de los reconocimientos, sus investigaciones representan una tendencia que podría ser decisiva para el futuro de la neurotecnología: dejar de obligar al cerebro a adaptarse a nuestras máquinas y comenzar a diseñar máquinas capaces de adaptarse mejor al cerebro.

Fuentes

La información de este artículo se basa en publicaciones de Nature Biotechnology, Johns Hopkins University y el trabajo científico original sobre la plataforma KiriE. El estudio sobre electrónica basada en kirigami fue publicado en Nature Biotechnology en 2024.