Un equipo estadounidense de científicos ha desarrollado una interfaz cerebro-computadora (BCI) de silicio del grosor de un cabello. que puede implantarse en el cerebro y es capaz de transferir datos a altas velocidades. El dispositivo, afirman sus creadores, transformará la interacción entre humanos y computadoras.
MIRAR: El cerebro tiene 5 fases de desarrollo a lo largo de la vida, determina estudio
El BCI se puede utilizar en el tratamiento de afecciones neurológicas como epilepsia, lesiones de la médula espinal, ELA, accidentes cerebrovasculares y ceguera, ayudará a controlar las convulsiones y restaurar las funciones motoras, del habla y visuales gracias a un diseño ‘mínimamente invasivo’ pero de alto rendimiento.
La interfaz utiliza un chip de silicio para establecer una conexión inalámbrica de gran ancho de banda entre el cerebro y una computadora externa.
La plataforma se llama Biological Interface System with the Cortex (BISC) y ha sido desarrollada por investigadores de la Universidad de Columbia, el Hospital Presbiteriano de Nueva York, la Universidad de Stanford y la Universidad de Pensilvania.
El BCI incluye un único chip implantable que funciona como una «estación de retransmisión» portátil y el software personalizado necesario para que el sistema funcione, detallan los autores en un artículo en Nature Electronics.
«La mayoría de los sistemas implantables se construyen alrededor de un contenedor de componentes electrónicos que ocupa un enorme volumen de espacio dentro del cuerpo», dice Ken Shepard, ingeniero de la Universidad de Columbia, uno de los autores principales del trabajo.
“Nuestro implante es un único chip de circuito integrado tan delgado que puede deslizarse en el espacio entre el cerebro y el cráneo.descansando sobre el cerebro como un trozo de papel de seda mojado”, detalla.
Que BISC esté compuesto por un único chip “allana el camino a las neuroprótesis adaptativas y a las interfaces cerebro-IA para tratar muchos trastornos neuropsiquiátricos, como la epilepsia”, avanza Andrea Tolias, de la Universidad de Stanford y coautora del estudio.
«Este dispositivo de alta resolución y alto rendimiento de datos tiene el potencial de revolucionar el tratamiento de afecciones neurológicas, desde la epilepsia hasta la parálisis», afirmó Brett Youngerman de la Universidad de Columbia, colaborador clínico del proyecto.
Más pequeño, más seguro y más rápido
Las BCI son herramientas que, a través de sensores implantados en el cerebro, capturan las señales eléctricas que utilizan las neuronas para transferir información por todo el cerebro y convertirlas en acciones.
Los más avanzados que se utilizan hoy en día en el campo médico están fabricados con componentes microelectrónicos, como amplificadores, conversores de datos, transmisores de radio y circuitos de gestión de energía.
Pero para que quepan todos estos elementos, es necesario implantar quirúrgicamente en el cuerpo un gran contenedor electrónico -extirpando una parte del cráneo o colocando el dispositivo en el pecho- y conectar los cables al cerebro.
BISC es diferente: el implante completo, que ocupa menos de una milésima parte del tamaño de un dispositivo convencionalEs un chip de circuito integrado único semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS) con un espesor de sólo 50 micrómetros, aproximadamente del tamaño de un cabello humano.
Con un volumen total de aproximadamente 3 mm³, el chip flexible se adapta a la superficie del cerebro pero integra 65.536 electrodos, 1.024 canales de grabación simultánea y 16.384 canales de estimulación.
El chip implantado incluye un transceptor de radio (un dispositivo que incluye un transmisor y un receptor), circuitos de energía inalámbricos, control digital, administración de energía, conversión de datos y los circuitos analógicos necesarios para soportar las interfaces de grabación y estimulación.
La estación repetidora es en sí misma un dispositivo WiFi 802.11, que forma efectivamente una conexión de red inalámbrica repetida desde cualquier computadora al cerebro.
«Al integrar todo en una sola pieza de silicio, hemos demostrado cómo las interfaces cerebrales pueden ser más pequeñas, más seguras y mucho más potentes», afirma Shepard.
Para probar los métodos quirúrgicos e implantar el dispositivo de forma segura, los autores utilizaron modelos preclínicos y demostraron su calidad y estabilidad. Actualmente se están realizando estudios en pacientes humanos.
“Los implantes pueden insertarse a través de una incisión mínimamente invasiva en el cráneo y deslizarse directamente sobre la superficie del cerebro en el espacio subdural.. Su forma tan fina como el papel y la falta de electrodos que penetren en el cerebro o de cables que conecten el implante al cráneo minimizan la reactividad del tejido y la degradación de la señal con el tiempo”, afirma Youngerman.
Para acelerar su aplicación a la práctica clínica, los equipos de Columbia y Stanford lanzaron Kampto Neurotech, que está desarrollando versiones comerciales del chip para aplicaciones de investigación preclínica y recaudando fondos para hacer avanzar el sistema hacia su uso en humanos.
