Los implantes cerebrales actuales son engorrosos y, por lo general, solo pueden registrar la actividad neuronal en uno o dos lugares. Ahora, los investigadores han demostrado en ratones que se puede utilizar una red de diminutos "neurogránulos" para registrar y estimular de forma inalámbrica las neuronas en múltiples ubicaciones.
Los investigadores llevan décadas experimentando interfaces cerebro-computadora (BCI) capaz de registrar y estimular grupos de neuronas. En los últimos años, sin embargo, ha aumentado el interés por utilizarlos para tratar enfermedades como la epilepsia, el Parkinson o diversos trastornos psiquiátricos.
Algunos piensan que pronto también podrían implantarse en personas sanas, para ayudarlas a controlar la función cerebral e incluso potenciarla. El año pasado, Elon Musk afirmó que los implantes cerebrales construidos por su startup Neuralink algún día serán como "un Fitbit en el cráneo". Pero primero, agrego, tendrán que volverse mucho más precisos y menos intrusivos.
Gran progreso
Nueva investigación realizada por un equipo de Universidad de Brown ha hecho grandes avances en este último problema mediante el desarrollo de pequeños implantes que miden menos de 0,1 milímetros cúbicos. Los implantes pueden registrar y estimular la actividad neuronal. Estos "neurogránulos" se pueden combinar para crear una red de sistemas que se pueden controlar y alimentar de forma inalámbrica.
"Uno de los grandes desafíos en el campo de las interfaces cerebro-computadora es encontrar formas de sondear tantos puntos en el cerebro como sea posible". dice en un comunicado de prensa Arto Nürmikko, quien dirigió la investigación. “Hasta ahora, la mayoría de las BCI han sido dispositivos monolíticos, un poco como pequeñas esteras de agujas. La idea de nuestro equipo es romper ese monolito en pequeños sensores que puedan distribuirse por la corteza cerebral".
Cómo funciona el nuevo enfoque
Cada uno de los diminutos chips está equipado con electrodos para captar señales eléctricas del tejido cerebral, circuitos para amplificar la señal y una pequeña bobina de cable que envía y recibe señales inalámbricas. Los chips se adhieren a la superficie del cerebro y se coloca sobre el área donde se colocan una delgada bobina de relé que ayuda a mejorar la transferencia inalámbrica de energía a los neurogramas.
Luego, se adhiere un parche delgado que contiene otra bobina a la parte exterior del cuero cabelludo por encima de la bobina del relé. Funciona como minitorre para teléfonos móviles, utilizando un protocolo de red especialmente diseñado para conectarse individualmente a cada uno de los neurogránulos. También transmite energía inalámbrica a los neurogránulos para que funcionen.
El estudio de la actividad neuronal.
En un artículo de Nature Electronics, el equipo demostró que podían implantar 48 de los pequeños chips en el cerebro de un ratón. Luego los usó para registrar y estimular la actividad neuronal. Aunque ambas capacidades se integrarán en última instancia en un dispositivo, a los efectos del estudio, algunos neurogránulos se diseñaron para grabar mientras que otros se construyeron para estimular.
Los investigadores dicen que la fidelidad de las grabaciones tiene margen de mejora, pero pudieron recopilar señales cerebrales espontáneas y detectar cuándo se estimuló el cerebro con un implante convencional. También demostraron que podían dirigir un solo neurogránulo para estimular la actividad neuronal, que pudieron detectar con dispositivos de grabación convencionales.
El equipo afirma que su configuración actual podría soportar hasta 770 neurogránulos, pero planean escalar el sistema a miles de neurogránulos. Será posible con una mayor miniaturización. El diseño del chip debe pasar por el proceso de fabricación. a 65 nanómetros que utiliza actualmente a uno a 22 nanómetros.
