Cómo los pensamientos podrían un día controlar las prótesis electrónicas, de forma inalámbrica



Un implante neuronal actual que utiliza cables para transmitir información y recibir energía. Crédito: Sergey Stavisky

Los investigadores de Stanford han estado trabajando durante años para avanzar en una tecnología que algún día podría ayudar a las personas con parálisis a recuperar el uso de sus extremidades y permitir que los amputados usen sus pensamientos para controlar prótesis e interactuar con computadoras.

El equipo se ha centrado en mejorar una interfaz cerebro-computadora,un dispositivo implantado debajo del cráneo en la superficie del cerebro de un paciente. Este implante conecta el sistema nervioso humano a un dispositivo electrónico que podría, por ejemplo, ayudar a restaurar algún control motor a una persona con una lesión de la médula espinal, o alguien con una condición neurológica como la esclerosis lateral amiotrófica,también llamada enfermedad de Lou Gehrig.

La generación actual de estos dispositivos registra enormes cantidades de actividad neuronal, luego transmite estas señales cerebrales a través de cables a una computadora. Pero cuando los investigadores han tratado de crear interfaces inalámbricas cerebro-computadora para hacer esto, se necesitó tanto poder para transmitir los datos que los dispositivos generarían demasiado calor para ser seguros para el paciente.

El camino a un dispositivo inalámbrico

Ahora, un equipo dirigido por ingenieros eléctricos y neurocientíficos Krishna Shenoy, Ph.D., y Boris Murmann, Ph.D., y el neurocirujano y neurocientífico Jaimie Henderson, MD, han demostrado cómo sería posible crear un dispositivo inalámbrico, capaz de recopilar y transmitir señales neuronales precisas, pero utilizando una décima parte de la potencia requerida por los sistemas actuales habilitados por cables. Estos dispositivos inalámbricos se verían más naturales que los modelos cableados y darían a los pacientes un rango de movimiento más libre.

El estudiante graduado Nir Even-Chen y el becario postdoctoral Dante Muratore, Ph.D., describen el enfoque del equipo en un artículo de Ingeniería Biomédica de la Naturaleza.

Los neurocientíficos del equipo identificaron las señales neuronales específicas necesarias para controlar un dispositivo protésico, como un brazo robótico o un cursor de computadora. Los ingenieros eléctricos del equipo diseñaron entonces los circuitos que permitirían una futura interfaz inalámbrica cerebro-computadora para procesar y transmitir estas señales cuidadosamente identificadas y aisladas, utilizando menos energía y, por lo tanto, haciendo que sea seguro implantar el dispositivo en la superficie del cerebro.

Probando la idea

Para probar su idea, los investigadores recopilaron datos neuronales de tres primates no humanos y un participante humano en un ensayo clínico (BrainGate).

A medida que los sujetos realizaban tareas de movimiento, como colocar un cursor en la pantalla de una computadora, los investigadores tomaban medidas. Los hallazgos validaron su hipótesis de que una interfaz inalámbrica podría controlar con precisión el movimiento de un individuo mediante el registro de un subconjunto de señales cerebrales específicas de la acción, en lugar de actuar como el dispositivo cableado y recoger señales cerebrales a granel.

El siguiente paso será construir un implante basado en este nuevo enfoque y proceder a través de una serie de pruebas hacia el objetivo final.

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