El chip inteligente que revoluciona los implantes cerebrales
El equipo del proyecto IoN(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, ha alcanzado un hito significativo en el desarrollo de interfaces cerebro-ordenador intracorticales. Esto permite abordar uno de los retos más persistentes de la neurotecnología: la transmisión inalámbrica de grandes volúmenes de datos neuronales desde los implantes miniaturizados. Este logro se presenta en un artículo(se abrirá en una nueva ventana) publicado en la revista «Nature». A medida que crece la demanda de tratamientos eficaces para los trastornos neurológicos —que van desde la parálisis hasta los trastornos del habla—, las matrices de microelectrodos (MEA, por sus siglas en inglés) de alta densidad se han convertido en herramientas fundamentales para capturar la actividad neuronal con una precisión excepcional. Sin embargo, el considerable volumen de datos generados por estas matrices, que puede superar los 300 Mbps en sistemas con 1 000 canales, supone un cuello de botella para la telemetría inalámbrica debido a las limitaciones de potencia, ancho de banda, disipación de calor y tamaño de los dispositivos. Para superar estas limitaciones, el consorcio de IoN ha desarrollado una novedosa arquitectura inalámbrica de dos etapas centrada en un enlace de comunicación mediante el canal corporal (BCC, por sus siglas en inglés) por acoplamiento galvánico transdural, que utiliza el propio tejido del cuerpo como cable para transmitir datos sin ondas de radio. Este sistema permite la transmisión de datos desde una MEA flotante, situada debajo de la duramadre cerebral, a una unidad receptora intracraneal anclada en un sitio de craneotomía mínimamente invasiva mediante un orificio de fresado. Al eliminar las conexiones físicas entre la MEA y el módulo de telemetría, el diseño se adapta al movimiento natural del cerebro, lo que reduce el daño tisular inducido por micromovimientos, la formación de cicatrices y la degradación de la señal con el paso del tiempo. Con el sistema de telemetría transdural BCC se demostró un rendimiento notable en las pruebas de validación. Las pruebas y experimentos realizados con una cabeza de cadáver humano confirmaron velocidades de transmisión de datos inalámbrica de hasta 500 Mbps, funcionando solo el 20 % del tiempo para ahorrar energía y con menos de un error por cada 100 000 bits transmitidos. La validación con cadáveres contó con el apoyo del Centro Médico Erasmus.
Compresión de datos diez veces mayor sin pérdida de señal
Un avance clave es un sistema de compresión inteligente que actúa como un sensor de movimiento para el cerebro. Solo transmite datos cuando las neuronas están activas y permanece inactivo el resto del tiempo. «Esto aporta varias ventajas: un número drásticamente menor de puntos de datos (a menudo de un orden de magnitud), un consumo energético mucho menor y unas necesidades de ancho de banda más reducidas, al tiempo que se captan todos los picos con alta fidelidad», se informa un artículo(se abrirá en una nueva ventana) publicado en la página web de imec, empresa coordinadora del proyecto IoN, en los Países Bajos. Al reducir el volumen de datos en más de diez veces y disminuir drásticamente el calor y el consumo de energía, esta tecnología nos acerca a implantes cerebrales seguros y de larga duración. Con las pruebas realizadas en modelos de «cerebro en un chip» se confirmó que el sistema no desencadena actividad cerebral no deseada, lo que garantiza su seguridad para el uso a largo plazo en los pacientes. Este avance representa un paso fundamental hacia interfaces neuronales escalables y energéticamente eficientes que restauran las funciones motoras, sensoriales y cognitivas. Al combinar miniaturización, gran ancho de banda y una rigurosa validación de seguridad, con el sistema de telemetría del proyecto IoN (Intranet of Neurons: A Minimally-invasive and High-capacity Transcranial Telemetry Network for Large-scale Brain-wide Neural Recordings) se allana el camino para futuras aplicaciones que transformarían la vida de las personas con afecciones neurológicas. Para más información, consulte: Página web del proyecto ION(se abrirá en una nueva ventana)
