Ilustración con el implante cerebral BISC.
El implante ultrafino que conectará sin cables el cerebro con la IA: se podría devolver la vista o el oído a una persona
BISC reúne todas las funciones en un chip para ofrecer "una interacción fluida y de alto ancho de banda entre el cerebro humano y la IA".
Más información: Este implante cerebral se probará en humanos: ayudará a hablar y controlar dispositivos a pacientes con parálisis
El sueño de revertir enfermedades graves y permitir controlar dispositivos con la mente parecía lejano, pero cada día es un poco más real. La evolución de las interfaces cerebro-ordenador (BCI), de los voluminosos implantes de hace solo unos años a los diminutos chips que han desarrollado empresas como Neuralink o Synchron hay un mundo.
Ahora, un nuevo avance promete transformar radicalmente el tratamiento de la epilepsia, la parálisis o la ceguera. Pero más allá de su efecto restaurador de funciones esenciales, también permitirá "una interacción fluida y de alto ancho de banda entre el cerebro humano y la inteligencia artificial", según los investigadores de la Universidad de Columbia que están detrás del hallazgo.
La investigación, publicada recientemente en Nature Electronics, describe un sistema que se aleja de los implantes convencionales para apostar por la miniaturización extrema y la conectividad inalámbrica.
La clave de esta innovación es el denominado Sistema de Interfaz Biológica a la Corteza (BISC, por sus siglas en inglés). A diferencia de los dispositivos actuales, que a menudo dependen de cables que atraviesan el cráneo o de 'petacas' de electrónica implantadas en la cabeza o el pecho, el BISC es mucho menos invasivo, más discreto y fácil de implantar.
"Nuestro implante es un único chip de circuito integrado tan fino que puede deslizarse en el espacio entre el cerebro y el cráneo, apoyándose sobre el cerebro como un trozo de papel húmedo", afirma en un comunicado de prensa Ken Shepard, profesor de Ingeniería Eléctrica y Biomédica en la Universidad de Columbia y uno de los autores principales del estudio.
Un salto de magnitud
Las especificaciones técnicas del BISC representan un salto de magnitud respecto a la tecnología existente. El implante se ha fabricado como un circuito integrado de una sola pieza, utilizando tecnología CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico), el mismo proceso que impulsa la industria de los procesadores para ordenadores y teléfonos móviles.
Con un grosor de apenas 50 micrómetros y un volumen total de aproximadamente 3 milímetros cúbicos, este chip flexible incorpora una densidad de componentes sin precedentes: 65.536 electrodos, 1.024 canales de grabación simultánea y 16.384 canales de estimulación.
La nueva generación de interfaces cerebro-ordenador
Esta arquitectura permite capturar y modular la actividad cerebral con una precisión y resolución que los sistemas anteriores, construidos a partir de componentes electrónicos individuales y voluminosos, no alcanzan.
Según Andreas S. Tolias, profesor de la Universidad de Stanford y coautor de la investigación, "BISC convierte la superficie cortical en un portal eficaz, proporcionando una comunicación de lectura y escritura de alto ancho de banda y mínimamente invasiva con la IA y los dispositivos externos".
Transmisión inalámbrica
Uno de los mayores desafíos en el desarrollo de interfaces cerebro-máquina ha sido siempre la transmisión de datos. Los sistemas convencionales suelen estar limitados por la cantidad de cables físicos que pueden salir del cráneo o por el ancho de banda de las conexiones inalámbricas de baja potencia.
El sistema BISC rompe esta barrera mediante un enlace de radio de banda ultra ancha personalizado que logra velocidades de transferencia de datos de 100 Mbps. Esta cifra supone un ancho de banda al menos 100 veces superior al de cualquier dispositivo BCI inalámbrico de la competencia.
El BISC es mínimamente invasivo Omicrono
Elon Musk sacó pecho cuando presentó a uno de los pacientes a los que se había implantado Neuralink controlando con la mente un programa de diseño y jugando a videojuegos como Counter-Strike 2. Lo que puede ofrecer BISC es mucho más fluido y ambicioso.
El sistema se completa con una 'estación repetidora' portátil, un pequeño dispositivo que suministra energía de forma inalámbrica al implante y gestiona la comunicación bidireccional, creando una red inalámbrica directa desde el cerebro a cualquier ordenador externo.
La seguridad y la viabilidad clínica han sido prioridades centrales en el diseño del BISC. Los implantes tradicionales, que utilizan electrodos insertados en el cerebro, suelen enfrentarse a problemas de degradación de la señal y reactividad del tejido a largo plazo, ya que el cerebro tiende a formar cicatrices alrededor de los cuerpos extraños que lo invaden.
El implante cerebral BISC Omicrono
"La clave para que los dispositivos de interfaz cerebro-ordenador sean eficaces es maximizar el flujo de información hacia y desde el cerebro, al tiempo que se minimiza al máximo la invasividad de la implantación quirúrgica del dispositivo. BISC supera a la tecnología anterior en ambos aspectos", explica Brett Youngerman, neurocirujano del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia y colaborador clínico de la investigación.
Al no tener cables que anclen el implante al cráneo ni electrodos que perforen la materia gris, el dispositivo se mueve con el cerebro, reduciendo el trauma y permitiendo grabaciones estables y crónicas, un requisito indispensable para aplicaciones médicas duraderas como el control de la epilepsia resistente a fármacos.
Neuroprótesis adaptativas
El potencial de esta tecnología va más allá de la mera recolección de datos; se adentra en el terreno de la descodificación avanzada de las intenciones humanas. Tolias, al frente del Enigma Project en la Universidad de Stanford y coautor del estudio, ha liderado los esfuerzos para integrar este hardware con modelos de IA entrenados con grandes conjuntos de datos neuronales.
Gracias a su capacidad de lectura y escritura de alto ancho de banda, el implante BISC abre el camino a neuroprótesis adaptativas que podrían, en el futuro, restaurar el habla en pacientes que han perdido la capacidad de comunicarse o devolver la movilidad a personas con lesiones de la médula espinal.
La fabricación del dispositivo aprovecha la madurez de la industria de semiconductores para garantizar su escalabilidad. Es lo que permite reunir en una sola y diminuta pieza de silicio los componentes que permiten el procesamiento, la captación de señales biológicas y la gestión de energía.
Todos los componentes del BISC. Omicrono
Según los investigadores, esta capacidad de aprovechar las técnicas de fabricación masiva supone que estos implantes podrían producirse en breve a gran escala, reduciendo costes y facilitando su acceso generalizado en el futuro.
Para acelerar el proceso hacia la comercialización, los responsables del estudio han fundado la empresa Kampto Neurotech, encargada de desarrollar versiones comerciales del chip para aplicaciones de investigación preclínica y ensayos en humanos.
"Al combinar el registro neuronal de ultra alta resolución con un funcionamiento totalmente inalámbrico, y al emparejarlo con algoritmos avanzados de decodificación y estimulación, estamos avanzando hacia un futuro en el que el cerebro y los sistemas de IA puedan interactuar a la perfección, no solo para la investigación, sino también para el beneficio humano", afirma Ken Shepard.
Así, este avance no solo podría redefinir el tratamiento de trastornos psiquiátricos y neurológicos, sino cambiar la forma en que los seres humanos se relacionan con las máquinas y con su propio potencial cognitivo.
