Nuevo y revolucionario chip cerebral

Un nuevo implante cerebral promete transformar la tecnología empleada en la interacción cerebro-ordenador y ampliar las posibilidades de tratamiento para enfermedades neurológicas como la epilepsia, las lesiones medulares, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), los derrames cerebrales y ciertas cegueras, ayudando a controlar las convulsiones, a restaurar la función motora, a recuperar la capacidad de hablar y a devolver la vista en algunos casos, entre otras mejoras. El nuevo implante puede lograr esto mediante una conexión mínimamente invasiva con el cerebro y de alto rendimiento.

Fabricado en un solo chip, el nuevo implante es mucho más pequeño y trabaja mucho más rápido que las mejores interfaces cerebro-ordenador de diseño convencional.

El avance es obra de un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia en Nueva York (incluyendo a Taesung Jung y Ken Shepard), el Hospital Presbiteriano de Nueva York, la Universidad de Stanford y la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos todas estas instituciones.

Al dispositivo, una interfaz cerebro-ordenador, se le ha dado el nombre de BISC (Biological Interface System to Cortex).

El potencial transformador de este nuevo chip reside en su pequeño tamaño y en su capacidad para transferir datos a alta velocidad.

Esta interfaz cerebro-ordenador (BCI) se basa en un único chip de silicio para establecer una conexión inalámbrica de alto ancho de banda entre el cerebro y cualquier ordenador externo.

BISC es por tanto un sistema cuyo implante consta de un solo chip. Este se complementa con una "estación de retransmisión" portátil (que se puede llevar puesta como parte de una prenda de vestir) y el software personalizado necesario para hacer funcionar el sistema.

Prototipo de pruebas del nuevo dispositivo. (Foto: Jane Nisselson)

La mayoría de los sistemas implantables se basan en un contenedor de componentes electrónicos que ocupa un espacio anatómicamente enorme dentro del cuerpo. El nuevo implante es un único chip de circuito integrado tan delgado que puede deslizarse por el escaso espacio que hay entre el cerebro y el cráneo, apoyándose sobre el cerebro como un pañuelo de papel húmedo.

BISC convierte la superficie de la corteza cerebral en un portal eficaz de comunicaciones de dos vías (lectura y escritura del cerebro) que enlaza este con dispositivos externos y que dispone de mucho ancho de banda así como la ayuda de la inteligencia artificial.

El implante completo, que ocupa menos de una milésima parte del tamaño de una interfaz cerebro-ordenador convencional, consiste en un único chip de circuito integrado de semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) reducido a tan solo 50 micrómetros. Con un volumen total de aproximadamente 3 milímetros cuadrados, este chip flexible se adapta a la superficie del cerebro. Este dispositivo de microelectrocorticografía integra 65 536 electrodos, 1024 canales de registro simultáneo y 16 384 canales de estimulación.

El implante incluye un transceptor de radio, un circuito de alimentación eléctrica inalámbrica, control digital, gestión de energía, conversión de datos y los circuitos analógicos necesarios para la conexión con un cerebro humano viviente. La estación repetidora, alimentada por batería, energiza el implante y se comunica con él, transfiriendo datos a través de un enlace de radio personalizado que alcanza anchos de banda de datos de 100 Mbps, una conexión con un rendimiento al menos 100 veces superior al de cualquier otra interfaz cerebro-ordenador inalámbrica. La estación de retransmisión es en sí misma un dispositivo wifi 802.11, que ciertamente forma una conexión de red inalámbrica con cualquier ordenador y el cerebro.

Jung, Shepard y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo chip en la revista académica Nature Electronics, bajo el título “Stable, chronic in-vivo recordings from a fully wireless subdural-contained 65,536-electrode brain-computer interface device”. (Fuente: NCYT de Amazings)