Biomedicina

Una interfaz cerebro-computador inalámbrica

La comunicación de banda ancha y chips procesadores de señales personalizados hacen funcionar un nuevo aparato que graba la actividad cerebral y que algún día podría servir para ayudar a personas con parálisis.

  • Viernes, 21 de marzo de 2013
  • Por Susan Young
  • Traducido por Lía Moya (Opinno)

Foto: El ingeniero Arto Nurmikko examina el prototipo de un aparato de registro cerebral inalámbrico e implantable.

Un nuevo implante cerebral inalámbrico podría suponer un importante paso hacia la creación de una tecnología que permita a las personas con problemas de movilidad controlar un ordenador o una silla de ruedas con sus pensamientos.

El implante lo ha desarrollado un equipo de la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island (EE.UU.). Los investigadores informaron en la revista Journal of Neural Engineering que su sensor cerebral implantable es capaz de registrar la actividad de docenas de neuronas de sujetos que se mueven libremente. Y demostraron que el aparato seguía funcionando después de un año implantado en cerdos y macacos.

El próximo objetivo del equipo es probar el aparato en humanos. La promesa de sensores cerebrales que ayuden a personas paralíticas a recuperar cierta movilidad, empieza a hacerse realidad poco a poco: el año pasado dos grupos informaron de que voluntarios tetrapléjicos habían logrado usar implantes cerebrales para controlar brazos robóticos (ver "Un chip cerebral ayuda a personas tetrapléjicas a mover un brazo robótico" y "Una mujer paralítica es capaz de mover un brazo robótico con una flexibilidad sin precedentes").

"Intentamos desarrollar aparatos que reconecten el cerebro con el mundo exterior o con el cuerpo", explica John Donoghue, neurocientífico de la Universidad de Brown que ha dirigido uno de los proyectos con tetrapléjicos pero no ha participado en este nuevo estudio. "En la actualidad esto se logra mediante  un enchufe en la cabeza a través de un agujero en la piel", afirma. Esto es aparatoso e introduce el riesgo de las infecciones. Es más, requiere que haya un técnico que enganche al paciente al equipo externo. Si este tipo de sistemas se han de poner a disposición de los paralíticos en sus casas (una perspectiva aún lejana), entonces hará falta un aparato implantado completamente inalámbrico, según Donoghue.

Pero crear un aparato que es lo suficientemente pequeño como para poder implantarse, pero lo suficientemente potente como para poder enviar la gran cantidad de datos recogidos en el cerebro mediante una conexión inalámbrica, supone un reto, según Arto Nurmikko, ingeniero eléctrico y neuroingeniero en Brown y autor senior del estudio.

Nurmikko y su equipo han tenido que empaquetar una batería, un muelle de cobre para recargar, una radio inalámbrica y transmisores por infrarrojos y los chips procesadores de la señal diseñados a medida en un contenedor pequeño, estanco y adaptado al cuerpo. La latita de titanio que contiene todos estos componentes mide poco más de cinco centímetros de largo y está diseñada para colocarse encima del cráneo pero debajo de la piel. Un chip lector de neuronas con 100 electrodos se implanta directamente en el cerebro y envía la información que registra a través de finos cables al resto de lo componentes. El aparato, que puede transmitir los datos por vía inalámbrica, se puede recargar a través de la piel mediante el acoplamiento magnético, un sistema parecido al que se usa en muchos cepillos de dientes eléctricos .

La investigación probó el aparato en dos cerdos y dos macacos, registrando la actividad de las regiones cerebrales con los implantes una vez por semana durante un año. A lo largo del año, el rendimiento de los electrodos disminuyó, lo que es consistente con informes anteriores sobre la longevidad de los aparatos grabadores. Pero los investigadores no detectaron fugas electrónicas de la funda de titanio.

Las señales inalámbricas emitidas por el aparato las detectaba un receptor cercano. "La estrategia aquí es tener al sujeto o futuro paciente a unos metros de la electrónica que contiene los receptores y medios para decodificar todo el lenguaje del circuito cerebral del que estás haciendo un seguimiento", afirma Nurmikko. Explica que el aparato puede transmitir decenas de megabits de datos por segundo de forma inalámbrica.

Antes de que este aparato se pueda usar en personas, tendrá que someterse a pruebas de seguridad y conseguir la aprobación legal tanto para sus elementos eléctricos como para los materiales que entran en contacto con el cuerpo. Mientras tanto, la tecnología podría ayudar a los neurocientíficos a estudiar mejor la actividad cerebral y el comportamiento relacionado con la misma en animales de laboratorio que se muevan libremente. "Esto abre una forma muy interesante de estudiar de forma natural los circuitos cerebrales que no estaba disponible antes", afirma Nurmikko.

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