Una interfaz cerebro-computadora implantada ultradelgada bate récords

La mayoría de la gente del mundo interactúa con su teléfono inteligente, PC o tableta mediante las interfaces tradicionales de pantalla y teclado. Sin embargo, estos modos de comunicación entre humanos y máquinas podrían quedar obsoletos en los próximos años, ya que un equipo de ingenieros de prestigiosas instituciones ha creado con éxito una BCI en miniatura e implantable que tiene el potencial de revolucionar varios mercados.

Su invención combina un transceptor inalámbrico, un sistema de alimentación avanzado, un módulo de control digital, convertidores de datos y varios componentes adicionales para permitir una verdadera comunicación bidireccional directa al cerebro. Este desarrollo marca un hito importante para las BCI que, algún día, podrían transformar la interacción entre humanos y máquinas. Aquí tiene lo que necesita saber.

Interfaz cerebro-computadora (BCI)

Las interfaces cerebro-computadora han avanzado considerablemente en los últimos 50 años. Estos dispositivos han evolucionado desde simples sensores capaces de detectar ondas alfa hasta sistemas complejos capaces de interceptar y decodificar las señales cerebrales en tiempo real.

El auge de la tecnología BCI ha abierto la puerta a desarrollos emocionantes, incluyendo avances en el campo de la medicina. En concreto, estos dispositivos han demostrado ser útiles para tratar a personas con trastornos neurológicos como la epilepsia o la parálisis. Por consiguiente, los científicos ahora consideran esta tecnología un sector importante con el potencial de ayudar a millones de personas.

Problemas con la interfaz cerebro-computadora (BCI) actual

Como era de esperar, se requiere una complejidad tecnológica considerable para capturar y descifrar las ondas cerebrales y controlar dispositivos externos. Uno de los principales factores que ha limitado esta tecnología es su complejidad. Hasta hace poco, los sistemas de IA no eran capaces de descifrar estas ondas con precisión, por lo que la tarea recaía en los sistemas informáticos tradicionales.

El hardware engorroso limita las BCI actuales

Incluso cuando la tecnología comenzó a alcanzar estas capacidades, seguía siendo grande, incómoda y poco práctica para el usuario. Los sistemas más avanzados actuales requieren un gran contenedor implantado para albergar la mayor parte de la electrónica. Este almacenamiento debe implantarse en el cráneo o en el tórax; esta última opción requiere cables adicionales.

Por qué las BCI actuales no escalan

Varias limitaciones de fabricación han imposibilitado la producción en masa de estos dispositivos. Por un lado, no se han alcanzado los altos costos ni la precisión necesarios para crearlos a gran escala. Además, los diseños modernos no fueron creados para soportar la producción a gran escala, lo que significa que utilizan métodos y componentes que la hacen irrazonable.

Estudio de la interfaz cerebro-computadora: dentro del implante BISC

Al reconocer estas limitaciones como el principal obstáculo para lograr el verdadero potencial de las BCI, un equipo de ingenieros de la Universidad de Columbia, el Hospital Presbiteriano de Nueva York, la Universidad de Stanford y la Universidad de Pensilvania se propuso corregir estos problemas y marcar el comienzo de una nueva era de controlabilidad hombre-máquina.

El estudio¹, titulado 'Una interfaz cerebro-computadora inalámbrica con contenido subdural, 65,536 electrodos y 1,024 canales', publicado en Nature Electronics, replantea el enfoque desde cero. Su creación logra un rendimiento inigualable que supera en varios órdenes de magnitud las versiones anteriores, todo gracias a un diminuto implante neuronal inalámbrico ultrafino.

Sistema de Interfaz Biológica a la Corteza (BISC)

Su invento, denominado Sistema de Interfaz Biológica a la Corteza (BISC), presenta un diseño simplificado de circuito integrado de semiconductor de óxido metálico (CMOS) de un solo chip. Sus minúsculas medidas, de tan solo 50 μm de grosor y 3 mm³, lo convierten en una milésima parte del volumen del implante estándar actual, o aproximadamente el grosor de un cabello humano.

Fuente - Science Daily

Su delgado diseño permite colocarlo directamente entre el cerebro y el cráneo. Este diminuto dispositivo alberga una gran cantidad de tecnología avanzada capaz de proporcionar una gran potencia de cálculo. Esta potencia de cálculo es necesaria para capturar las ondas cerebrales y enviarlas a los avanzados sistemas de IA que lo gestionan.

Modelos de IA

Los ingenieros se basaron en décadas de experiencia en neurología y ondas cerebrales para crear un modelo de IA eficaz capaz de registrar, enviar y recibir ondas cerebrales. El sistema de IA puede decodificar tareas específicas, como el movimiento, la intención y la percepción. Logra esta tarea mediante el uso de software y sensores específicos diseñados para interactuar con los sistemas de IA.

Los electrodos

Para permitir una verdadera conectividad cerebral, el BISC funciona como un dispositivo de microelectrocorticografía (µECoG). Este sistema utiliza 65,536 electrodos, 1,024 canales de registro y 16,384 canales de estimulación para generar registros de alto ancho de banda de las ondas cerebrales en tiempo real.

Las grabaciones se envían a los sistemas avanzados de IA. Estos sistemas combinan algoritmos de aprendizaje automático y aprendizaje profundo, lo que les permite interpretar la compleja señal. Cabe destacar que este trabajo se basa en trabajos previos en neurociencia computacional y de sistemas realizados por los autores colaboradores, el Dr. Tolias y Bijan Pesaran.

Enlace inalámbrico

Una estación repetidora que lleva el paciente permite una comunicación de alto rendimiento con el dispositivo implantado. Al comunicarse directamente con el cerebro, el dispositivo transmite la señal a la estación repetidora. Esta estación repetidora portátil se comunica con el implante mediante un enlace de radio de banda ultraancha (UWB) personalizado que alcanza unos 100 Mbps y se presenta externamente como un dispositivo Wi-Fi 802.11 estándar.

Cómo se construyó la interfaz cerebro-computadora

El implante BISC se fabricó con máquinas y herramientas de fácil acceso, lo que garantizó la producción a gran escala. En concreto, el dispositivo aprovecha la tecnología bipolar-CMOS-DMOS (BCD) de 0.13 μm de TSMC. Este enfoque les permitió reducir el tamaño y el factor de forma del dispositivo combinando múltiples tecnologías de semiconductores en un solo chip para producir circuitos integrados (CI) de señal mixta.

Esta estrategia es ventajosa porque permite que el sistema acepte lógica directa del CMOS y funciones analógicas de alto voltaje. Además, permite que el dispositivo funcione con mayor eficiencia utilizando transistores DMOS.

Prueba de interfaz cerebro-computadora

El equipo construyó un dispositivo de demostración y realizó varias pruebas para comprobar su teoría. Para llevar a cabo los aspectos quirúrgicos de la fase de prueba, el equipo colaboró ​​con Youngerman del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia/Presbiteriano de Nueva York. Juntos, desarrollaron una estrategia de trasplante segura y mínimamente invasiva que les permitió probar el dispositivo en un entorno quirúrgico real.

El proceso implicaba realizar una pequeña incisión y deslizar el dispositivo entre el cerebro y el techo del cráneo. Su diseño flexible y fino como el papel facilitaba mucho el proceso en comparación con los métodos tradicionales. Además, al no haber componentes ni cables que penetraran el cerebro, el proceso era mucho más seguro.

Resultados de la prueba de interfaz cerebro-computadora

Las pruebas demostraron las verdaderas capacidades del sistema, ya que pudo capturar grabaciones de alta velocidad directamente del cerebro. Demostró un rendimiento estable y no presentó una reactividad tisular negativa inmediata, lo que lo convierte en ideal para su uso en entornos médicos donde se requieren implantes a largo plazo.

Beneficios de la interfaz cerebro-computadora BISC

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Aplicaciones y cronología de BCI en el mundo real

Existen diversas aplicaciones para la computadora de interfaz cerebral. Este dispositivo ayudará a mejorar la vida de millones de personas que padecen enfermedades neurológicas debilitantes. Enfermedades como la epilepsia, la parálisis, las convulsiones, la pérdida de habilidades motoras, la pérdida del habla y la ceguera podrían contar repentinamente con nuevas opciones de tratamiento.

Esta tecnología también ayudará a quienes necesiten prótesis debido a la pérdida de una extremidad. El sistema permitirá una comunicación fluida e incluso podría utilizarse para proporcionar retroalimentación en tiempo real al usuario, lo que creará un tratamiento mucho más satisfactorio.

Cronograma

Este producto podría llegar al sector médico en los próximos 5 años. A diferencia de sus predecesores, el grupo ya ha acelerado sus ensayos clínicos con estudios intraoperatorios a corto plazo en pacientes humanos. Por lo tanto, es de esperar que se conozcan más avances relacionados con esta tecnología.

Investigadores de la interfaz cerebro-computadora

El estudio BISC combina diversos aspectos de prestigiosas instituciones. En concreto, aprovecha la experiencia en microelectrónica de Columbia, la Universidad de Pensilvania y los programas de neurociencia de Stanford. Además, utiliza las capacidades quirúrgicas del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia y el New York-Presbyterian. El equipo obtuvo financiación de una subvención de los Institutos Nacionales de la Salud y del programa de Diseño de Sistemas de Ingeniería Neural de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). Esta financiación permitió al equipo acelerar su investigación y validar los resultados.

El futuro de las interfaces cerebro-computadora ultradelgadas

El futuro de esta tecnología se presenta prometedor. Los ingenieros ya han expresado su interés en profundizar la eficacia del modelo de IA y realizar ensayos completos en humanos. Además, el equipo buscará colaboraciones para financiar el proyecto y conseguir contratos industriales para la fabricación del dispositivo.

Interfaz cerebro-computadora | Conclusión

El estudio de la interfaz cerebro-computadora abre la puerta a un futuro de ciencia ficción donde las computadoras se controlan simplemente con el pensamiento. Estos dispositivos estarán disponibles inicialmente a través de tratamientos médicos. Sin embargo, no pasará mucho tiempo antes de que puedas mantener una conversación profunda con tu smartphone sin mover los labios.

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Invertir en el desarrollo de la interfaz cerebro-computadora

Existen numerosas empresas involucradas en el sector de las BCI, que visualizan un futuro donde la mente se encarga del trabajo pesado. Si bien las startups especializadas en BCI suelen ser privadas, los inversores pueden recurrir a empresas consolidadas de tecnología médica que proporcionan la infraestructura quirúrgica esencial necesaria para implantar estos dispositivos. A continuación, presentamos una empresa que facilita la compleja neurocirugía necesaria para la próxima generación de interfaces cerebrales.

Integra ciencias de la vida

Integra Lifesciences entró en el mercado en 1989. Su fundador, Richard Caruso, buscaba facilitar el acceso a tratamientos neurológicos. Este enfoque tuvo un fuerte apoyo gracias a una combinación de tratamientos eficaces y la respuesta favorable de los inversores. Cabe destacar que Integra Lifesciences salió a bolsa en 1995.

En 2007, la compañía lanzó un módulo de software de mapeo cerebral NeuroSight Arc mejorado para su sistema OmniSight EXcel, utilizado para planificar procedimientos para la enfermedad de Parkinson y otros trastornos del movimiento. A partir de entonces, la firma continuó ampliando su cartera de productos neuroquirúrgicos. En 2017, adquirió Codman Neurosurgery de Johnson & Johnson por 1.045 millones de dólares.

Esta maniobra amplió el alcance de la empresa y le permitió ofrecer productos más avanzados. Quienes deseen acceder al campo de la tecnología médica deberían investigar más sobre Integra Lifesciences.

Últimas noticias y rendimiento de las acciones de Integra Lifesciences (IART)

Referencias

^{1. Jung, T., Zeng, N., Fabbri, JD et al. Una interfaz cerebro-computadora inalámbrica con contenido subdural, con 65,536 electrodos y 1,024 canales. electrón natural (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01509-9}