Los implantes cerebrales de hoy en día son engorrosos y, por lo general, solo pueden registrar actividad neuronal desde una o dos ubicaciones. Ahora, los investigadores han demostrado en ratones que se puede utilizar una red de diminutos "neurogránulos" para registrar y estimular neuronas de forma inalámbrica 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 habido un interés creciente en su uso para tratar enfermedades como la epilepsia, el Parkinson o diversos trastornos psiquiátricos.
Algunos piensan que pronto se implantarán también en personas sanas, para ayudarles 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 avanzado mucho en este último problema al desarrollar 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 implantes que se puede 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 del cerebro como sea posible". dice en un comunicado de prensa Arto Nurmikko, quien dirigió la investigación. “Hasta ahora, la mayoría de las BCI han sido dispositivos monolíticos, como pequeñas alfombras 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 pequeños 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 una bobina de relé delgada que ayuda a mejorar la transferencia de energía inalámbrica a los neurogrants sobre el área donde se colocan.
Luego, se coloca un parche delgado que contiene otra bobina en 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.
