Pablo Javier PiacenteUn equipo de investigadores de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, ha dado un paso clave hacia un nuevo concepto para un futuro sistema avanzado de interfaz cerebro-ordenador, que emplea una red coordinada de sensores neuronales inalámbricos a microescala, cada uno del tamaño de un grano de sal, para registrar y estimular el cerebro.
Los sensores, denominados «neurogranos», registran de forma independiente los pulsos eléctricos producidos por la actividad de las neuronas y envían las señales de forma inalámbrica a un concentrador central, que coordina y procesa las señales. El dispositivo se describe en un artículo publicado recientemente en la revista Nature Electronics.
Registro de actividad neuronal y estimulación terapéutica
De acuerdo a una nota de prensa, el nuevo sistema podría permitir el registro de señales cerebrales con un nivel de detalle sin precedentes, lo que llevará a nuevos conocimientos sobre cómo funciona el cerebro y nuevas terapias para personas con lesiones cerebrales o espinales.
Básicamente, una interfaz cerebro-ordenador es una tecnología orientada a adquirir ondas cerebrales para que posteriormente puedan ser procesadas e interpretadas por un ordenador o dispositivo informático. Permiten la interacción entre la tecnología y nuestro pensamiento, ya que incluso las ideas pueden convertirse en acciones reales y concretas con impacto en nuestro entorno.
Pero el nuevo estudio va un paso más allá, ya que intenta que estas interfaces nos sirvan también para entender detalles del funcionamiento del cerebro humano a los que no podemos acceder con otros métodos, como por ejemplo las imágenes cerebrales. Incluso, los especialistas han colocado casi 50 de estos «neurogranos» autónomos para registrar la actividad neuronal en un roedor, obteniendo resultados sorprendentes que en breve podrían concretarse en humanos.
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Detalles únicos de la actividad cerebral
Considerando el tamaño del cerebro del roedor solamente fue posible incorporar 48 chips, pero los creadores del nuevo interfaz cerebro-ordenador creen que el sistema podría soportar hasta 770 «neurogranos». Incluso, al ser aplicado en el cerebro humano los expertos creen que el sistema tolerará varios miles de chips, propiciando una panorámica actualmente inalcanzable de la actividad cerebral.
Junto a los diminutos chips de silicio que captan la actividad eléctrica de las neuronas, los investigadores desarrollaron un centro de comunicaciones que funciona como coordinador, recibiendo las señales de los pequeños chips. Se trata de un parche con el tamaño de una huella digital, que se adhiere al cuero cabelludo por fuera del cráneo. Utiliza un protocolo de red para coordinar las señales de los «neurogranos».
Los experimentos con roedores permitieron comprobar la efectividad del nuevo sistema. El interfaz cerebro-ordenador logra estimular y activar la dinámica neuronal, siendo el centro coordinador el encargado de gestionar la grabación de datos aportados por las neuronas. El «parche» también suministra energía de forma inalámbrica a los chips, que están especialmente diseñados para funcionar con una cantidad mínima de electricidad.
El «Santo Grial» para el estudio del cerebro
Además, los especialistas creen que en un futuro la estimulación con «neurogranos» logrará restaurar funciones cerebrales perdidas por una enfermedad o lesión. El dispositivo se convertiría en cierta forma en un «Santo Grial» para la investigación del cerebro: por un lado, lograría revelar los misterios de su funcionamiento y, por otro, podría restaurarlo por completo cuando sea necesario.
Referencia
Neural recording and stimulation using wireless networks of microimplants. Lee, J., Leung, V., Lee, AH. et al. Nature Electronics (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41928-021-00631-8
Foto: pequeños chips llamados «neurogranos» son capaces de detectar la actividad eléctrica en el cerebro y transmitir esos datos de forma inalámbrica. Podrán utilizarse tanto para comprender fenómenos cerebrales como para desarrollar terapias y tratamientos que restauren funciones cerebrales perdidas. Crédito: Jihun Lee.
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