Científicos conectan de forma inalámbrica una computadora a un cerebro humano
PROVIDENCE, R.I. [Brown University and Providence Veterans Affairs Medical Center] – Las interfaces cerebro-computadora (BCI) son una tecnología de asistencia emergente que permite a las personas con parálisis escribir en pantallas de computadoras o manipular prótesis robóticas con solo pensar en mover sus propios cuerpos. Durante años, las BCI de investigación utilizadas en ensayos clínicos han requerido cables para conectar la matriz de sensores en el cerebro a computadoras que decodifican las señales y las utilizan para controlar dispositivos externos.
Ahora, por primera vez, los participantes del ensayo clínico BrainGate con tetraplejía han demostrado el uso de un BCI inalámbrico intracortical con un transmisor inalámbrico externo. El sistema es capaz de transmitir señales cerebrales con una resolución de una sola neurona y con una fidelidad de banda ancha completa sin atar físicamente al usuario a un sistema de decodificación.
Los cables tradicionales son reemplazados por un pequeño transmisor de aproximadamente 2 pulgadas en su dimensión más grande y que pesa un poco más de 1.5 onzas. La unidad se encuentra en la parte superior de la cabeza del usuario y se conecta a una matriz de electrodos dentro de la corteza motora del cerebro utilizando el mismo puerto que utilizan los sistemas cableados.
Para un estudio publicado en IEEE Transactions on Biomedical Engineering, dos participantes de ensayos clínicos con parálisis utilizaron el sistema BrainGate con un transmisor inalámbrico para apuntar, hacer clic y escribir en una tableta estándar. El estudio mostró que el sistema inalámbrico transmitía señales con prácticamente la misma fidelidad que los sistemas cableados, y los participantes lograron velocidades de escritura y precisión de apuntar y hacer clic similares.
«Hemos demostrado que este sistema inalámbrico es funcionalmente equivalente a los sistemas cableados que han sido el estándar de oro en el rendimiento de BCI durante años», dijo John Simeral, profesor asistente de ingeniería (investigación) en la Universidad de Brown, miembro de BrainGate. consorcio de investigación y autor principal del estudio. “Las señales se registran y transmiten con una fidelidad similar, lo que significa que podemos usar los mismos algoritmos de decodificación que usamos con el equipo cableado. La única diferencia es que las personas ya no necesitan estar atadas físicamente a nuestro equipo, lo que abre nuevas posibilidades en términos de cómo se puede utilizar el sistema».
Los investigadores dicen que el estudio representa un paso temprano pero importante hacia un objetivo principal en la investigación de BCI: un sistema intracortical completamente implantable que ayuda a restaurar la independencia de las personas que han perdido la capacidad de moverse. Si bien se informó anteriormente sobre dispositivos inalámbricos con menor ancho de banda, este es el primer dispositivo que transmite el espectro completo de señales registradas por un sensor intracortical. Esa señal inalámbrica de banda ancha permite la investigación clínica y la neurociencia humana básica que es mucho más difícil de realizar con BCI cableadas.
El nuevo estudio demostró algunas de esas nuevas posibilidades. Los participantes del ensayo, un hombre de 35 años y un hombre de 63 años, ambos paralizados por lesiones de la médula espinal, pudieron usar el sistema en sus hogares, a diferencia del entorno de laboratorio donde se lleva a cabo la mayoría de las investigaciones de BCI. Sin la carga de cables, los participantes pudieron usar el BCI de forma continua durante hasta 24 horas, lo que les brindó a los investigadores datos de larga duración, incluso mientras los participantes dormían.
«Queremos comprender cómo evolucionan las señales neuronales con el tiempo», dijo Leigh Hochberg, profesor de ingeniería en Brown, investigador del Instituto Carney de Ciencias del Cerebro de Brown y líder del ensayo clínico BrainGate. “Con este sistema, podemos observar la actividad cerebral, en casa, durante largos períodos de una manera que antes era casi imposible. Esto nos ayudará a diseñar algoritmos de decodificación que proporcionen la restauración perfecta, intuitiva y confiable de la comunicación y la movilidad para las personas con parálisis».
El dispositivo utilizado en el estudio se desarrolló por primera vez en Brown en el laboratorio de Arto Nurmikko, profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown. Apodado el dispositivo inalámbrico marrón (BWD), fue diseñado para transmitir señales de alta fidelidad con un consumo mínimo de energía. En el estudio actual, dos dispositivos utilizados juntos registraron señales neuronales a 48 megabits por segundo de 200 electrodos con una duración de batería de más de 36 horas. Según reportó Brown University
