Interfaz flexible para conectar el cerebro humano con un computador

La imagen grande es una recreación artística de la parte flexible, amoldable y transparente de la nueva interfaz. Se vislumbran en ella las microagujas. La imagen pequeña en el recuadro inferior muestra la parte equivalente de una interfaz tradicional. (Imagen: Shadi Dayeh / UC San Diego / SayoStudio)

Unos ingenieros han inventado una avanzada interfaz cerebro-ordenador en la cual la parte que debe estar en contacto con el cerebro es flexible. Gracias a ello, puede amoldarse mejor al relieve curvo y complejo de la superficie del cerebro y distribuir más uniformemente las microagujas que desempeñan la función de electrodos y que deben penetrar un poco en la corteza cerebral.

Esa flexibilidad puede además reducir la irritación del tejido cerebral que está en contacto con ese extremo de la interfaz.

Las microagujas, que son 10 veces más finas que el grosor de un cabello humano y que sobresalen de la cinta flexible justo lo necesario, penetran a través de la superficie del cerebro sin agujerear las vénulas de la superficie o cercanas a ella. Una vez posicionadas, registran las señales de las células nerviosas cercanas de manera uniforme y en una amplia zona de la corteza cerebral.

Todo esto mejorará enormemente la resolución en la captación de señales provenientes del cerebro.

El equipo de Shadi Dayeh, de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, ha probado en roedores esta nueva interfaz cerebro-ordenador.

Esta nueva interfaz iguala en algunas prestaciones y supera en otras al conjunto de electrodos intracorticales de Utah (o «Utah Array»), que es la interfaz cerebro-ordenador con electrodos de aguja empleada comúnmente.

Se ha demostrado que el Utah Array ayuda a recobrar parte de sus capacidades a personas que han sufrido un derrame cerebral o tienen lesiones medulares. Las personas con esta interfaz clásica implantada son capaces de utilizar sus pensamientos para controlar miembros robóticos y otros dispositivos con el fin de restablecer algunas actividades cotidianas como por ejemplo asir objetos y desplazarlos de un punto a otro.

La parte de la interfaz que está en contacto con el cerebro es flexible, conformable al relieve de cada punto y reconfigurable, mientras que la parte equivalente de la interfaz de Utah es dura y rígida. La flexibilidad y conformabilidad de la nueva interfaz favorece un contacto más estrecho entre el cerebro y los electrodos, lo que permite registrar mejor y más uniformemente las señales de la actividad cerebral.

Trabajando con roedores como especie modelo, los investigadores han demostrado que los registros de banda ancha son estables y recogen señales robustas durante el tiempo transcurrido desde la implantación de la interfaz, que alcanzó 196 días.

Además, la nueva interfaz permite superficies de detección más grandes, lo que significa que se puede monitorizar simultáneamente un área significativamente mayor de la superficie cerebral.

En los experimentos realizados, los investigadores han conseguido insertar 1.024 microagujas (electrodos) y que estas registren con éxito señales desencadenadas por estímulos precisos en el cerebro de las ratas. Esto representa diez veces más microagujas y diez veces más área de cobertura cerebral, en comparación con las tecnologías convencionales.

La parte de la nueva interfaz que está en contacto con el cerebro es transparente, además de ser más delgada y ligera que la de las interfaces tradicionales.

Gracias a su transparencia, la interfaz facilita la fotoestimulación optogenética al mismo tiempo que capta las señales eléctricas mediante las microagujas.

Dayeh y sus colegas exponen los detalles técnicos de la nueva interfaz en la revista académica Advanced Functional Materials, bajo el título “Scalable Thousand Channel Penetrating Microneedle Arrays on Flex for Multimodal and Large Area Coverage BrainMachine Interfaces”.