Ingenieros inventan avanzada interfaz cerebro-ordenador con microneedles

Los investigadores de ingeniería de la Universidad de California – San Diego han inventado una avanzada interfaz cerebro-ordenador (BCI) que consiste en una base flexible y moldeable, así como microneedles penetrantes. La base flexible permite que la BCI se adapte más uniformemente a la superficie curva compleja del cerebro. También permite que la BCI distribuya de manera más uniforme las microneedles que penetran la corteza.

Microneedles y base flexible

Estas microneedles son 10 veces más delgadas que el cabello humano y salen de la base flexible. Luego penetran la superficie del tejido cerebral sin perforar las venas superficiales. Las microneedles pueden grabar señales de las células nerviosas en la corteza.
El nuevo sistema se probó en roedores, y la investigación se publicó en la revista Advanced Functional Materials.
El equipo estuvo liderado por el profesor de ingeniería eléctrica Shadi Dayeh en la universidad. También contó con investigadores de la Universidad de Boston liderados por la profesora de ingeniería biomédica Anna Devor.
El sistema demostró un rendimiento comparable al de la norma actual para las BCI con agujas penetrantes. Llamada “Utah Array”, esta norma ha demostrado ayudar a personas con lesiones en la médula espinal y víctimas de accidentes cerebrovasculares. Pueden utilizar sus pensamientos para controlar extremidades robóticas y otros dispositivos.
La flexibilidad y la conformabilidad de la nueva BCI ayudan a lograr un contacto más cercano entre el cerebro y los electrodos, lo que permite una grabación mejor y más uniforme de las señales de actividad cerebral. La forma en que se construye la BCI permite superficies de detección más grandes, lo que ayuda a monitorear una área más grande de la superficie cerebral al mismo tiempo.
En los experimentos, el conjunto de microneedles penetrantes que consiste en 1,024 microneedles pudo grabar con éxito señales desencadenadas por estímulos precisos en el cerebro de las ratas. Esto significa que cubre diez veces el área del cerebro en comparación con las tecnologías actuales.
Las BCI con base flexible también son más delgadas y ligeras que las tradicionales, que utilizan bases de vidrio. El nuevo tipo de bases podría reducir la irritación del tejido cerebral que entra en contacto con la matriz de sensores.
Las bases flexibles también son transparentes, lo que los investigadores dicen que podría aprovecharse para realizar investigaciones fundamentales de neurociencia que involucran modelos animales que de otro modo serían imposibles.

Manos robóticas con retroalimentación táctil

Los investigadores dicen que se requerirán matrices de microneedles penetrantes con una gran cobertura espacial para mejorar las BCI en el futuro y permitir que se utilicen en “sistemas de bucle cerrado”. Esto podría ayudar a personas con movilidad severamente limitada y podría permitir la retroalimentación táctil para alguien que utilice una mano robótica.
Los sensores táctiles en la mano robótica podrían detectar la textura, dureza y peso de un objeto. Grabarían información que se podría traducir en patrones de estimulación eléctrica que viajan a través de cables fuera del cuerpo hasta la BCI. El cerebro recibiría información directamente de estas señales eléctricas sobre el objeto, y la persona podría ajustar su agarre según la información detectada.
El laboratorio de Dayeh ya ha inventado varios sensores táctiles que podrían utilizarse para estas aplicaciones.