Transmissions inalàmbriques des de l'interior del cervell

Un equip d’ingenyers i cirujans han desenvolupat i provat amb èxit un nou sensor inalàmbric, de banda ample i recargable, el qual s’implanta en el cervell i conecta aquest amb un ordinador o dispositiu robòtic.

La invenció s’ha dut a terme a la universitat de Brown, a Rhode Island, Estats Units, en individus que es mouen sense complicacions, és capaç de transmetre les senyals en temps real de fins a 100 neurones.

Aquests dispositius treballen de forma inalàmbrica i per a provar el seu funcionament han estat implantats en models animals durant més d’un any, cosa que no s’havia aconseguit mai en el camp de les interfície cervell-ordinador. Aquest tipus de interfícies podríen ajudar a persones amb paràlisi a controlar aparells mitjançant els seus pensaments .

En bastants de les seves característiques, el nou dispositiu és comparable a un telèfon mòbil, amb l’excepció que la conversa no és entre dues persones sinó entre un cervell i un dispositiu artificial, tal com exposa Arto Nurmikko, professor d’enginyeria a la Universitat Brown, que va supervisar el procés d’invenció del dispositiu.

Els neurocientífics poden usar aquest dispositiu per observar, enregistrar i analitzar els senyals emesos per conjunts de neurones en parts particulars de cervells animals.

Mentrestant, s’està avaluant l’eficàcia i la seguretat de sistemes que usen elèctrodes implantables de captació similars als de la interfície cervell-ordinador provada en models animals, per sospesar la viabilitat que les persones amb paràlisi severa puguin controlar dispositius d’ajuda personal, com braços robòtics o cursors de pantalla d’ordinador, valent-se tan sols dels seus pensaments . Aquests pensaments serien els de tipus motor, és a dir, que, per exemple, la persona mouria amb la seva ment un cursor pensant en moure la mà física a les adreces desitjades, encara que no pugui moure o fins i tot no tingui d’ella .

En el nou dispositiu, un xip de la mida d’una píndola, proveït d’un conjunt d’electròdes, que s’implanta en l’escorça cerebral, envia els senyals a través de les connexions elèctriques de disseny especial a la càpsula hermèticament segellada, i soldada per làser, del dispositiu. La càpsula mesura 56 mil · límetres de llarg , 42 mil · límetres d’ample , i 9 mil · límetres de gruix . Aquest volum tan petit d’espai allotja un sistema de processament complet, que inclou circuits integrats de baixíssim consum energètic dissenyats a la Universitat Brown per al processament i la conversió dels senyals, transmissors sense fils de ràdio i infrarrojos, una pila minúscula d’ió- liti, i l’entrada per recàrrega.

Tots els senyals sense fils i de càrrega travessen una finestra de safir, transparent per als camps electromagnètics .

 El dispositiu transmet les dades a 24 Mbps, mitjançant freqüències de microones de 3,2 i 3,8 Ghz, cap a un receptor extern. Després d’una recàrrega de dues hores, subministrada sense fils a través del cuir cabellut mitjançant inducció, pot operar durant més de sis hores .

El dispositiu utilitza menys de 100 milivats d’energia .

Ming Yin i William Patterson, ambdós de la Universitat Brown, van fer una part important del treball de disseny dels xips personalitzats, que converteixen els senyals neuronals de l’individu en dades digitals.

L’equip d’enginyers, format també per Juan Acers, així com per David Borton (ara a l’Escola Politècnica Federal de Lausana a Suïssa), va treballar estretament amb neurocirurgians per implantar el dispositiu en tres porcs i en tres micos macacos Rhesus. La investigació amb aquests sis animals ha ajudat als científics a assegurar la validesa i seguretat del sistema, i també els ha permès observar a fons les pautes dels senyals neuronals complexes al llarg d’un període que ja ha arribat als 16 mesos en el moment d’escriure aquestes línies.