Una nueva generación de interfaces cerebro-computadora (BCI) está irrumpiendo en la escena tecnológica y médica mundial, prometiendo transformar la vida de millones de personas que sufren de trastornos neurológicos. La más conocida del último lustro es Neuralink, la compañía creada por Elon Musk, que usa un pequeño dispositivo que se implanta en el cerebro y que ya tiene varios casos de éxito entre sus voluntarios.

Ahora llega otra opción: hablamos del Sistema de Interfaz Biológica a la Corteza (Biological Interface System to Cortex, BISC), un desarrollo revolucionario que supera a los dispositivos actuales en velocidad y, fundamentalmente, en tamaño.

El potencial transformador de BISC radica en dos factores clave: su capacidad para transferir datos a alta velocidad y su tamaño minúsculo. Este implante, desarrollado por investigadores de la Universidad de Columbia, el Hospital NewYork-Presbyterian, la Universidad de Stanford y la Universidad de Pensilvania, establece un enlace inalámbrico y de alto ancho de banda entre el cerebro y cualquier computadora externa, basándose en un único chip de silicio.

Un chip tan delgado como un pelo

La ingeniería detrás de BISC es lo que realmente marca un antes y un después. Los sistemas implantables de última generación suelen requerir un dispositivo implantado quirúrgicamente, a menudo implicando la extracción de una porción del cráneo o la colocación de un dispositivo en el pecho con cables que van al cerebro.

BISC cambia este paradigma. Su implante es un circuito integrado único que, según Ken Shepard, profesor de Ingeniería Eléctrica en Columbia y coautor principal del trabajo, “es tan delgado que puede deslizarse en el espacio entre el cerebro y el cráneo, apoyándose en el cerebro como un trozo de papel de seda mojado”. De hecho, el implante completo, que es apenas tan grueso como un pelo humano, ocupa menos de 1/1000 del tamaño de un dispositivo convencional. Este micro dispositivo de electrocorticografía es un circuito integrado de semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) que ha sido reducido a solo 50 µm.

Esta miniaturización extrema es posible gracias a la tecnología de semiconductores, permitiendo que la complejidad electrónica que antes ocupaba una sala ahora quepa en el cuerpo sin ocupar casi espacio.

Potencia y velocidad inalámbrica

A pesar de su minúsculo volumen (aproximadamente 3 mm³), el chip BISC integra 65.536 electrodos, 1024 canales de grabación simultánea y 16.384 canales de estimulación.

El chip no tiene batería propia, sino que recibe energía en forma inalámbrica de una antena ubicada en el exterior del cráneo, contra la piel; es una de las claves para hacer el chip tan diminuto.

Para la comunicación, el sistema BISC incluye una estación de retransmisión “usable” alimentada por batería, que se comunica con el implante a través de un enlace de radio de banda ultraancha personalizado que alcanza los 100 Mbps de ancho de banda. Esto significa que BISC ofrece una conexión con una capacidad de procesamiento de datos al menos 100 veces superior a la de cualquier otro dispositivo BCI inalámbrico de la competencia.

Esto permite que los patrones de señales cerebrales sean sometidos a avanzados marcos de aprendizaje automático o aprendizaje profundo (deep learning) para la decodificación de intenciones, percepciones o estados complejos. Andreas S. Tolias, profesor de Oftalmología en Stanford, cuyo equipo lideró el entrenamiento de modelos de IA con datos grabados por BISC, destacó que el dispositivo convierte la superficie cortical en un portal efectivo para la comunicación de lectura y escritura mínimamente invasiva con IA.

Del laboratorio a la clínica

El potencial terapéutico es enorme: desde ayudar a controlar convulsiones en casos de epilepsia hasta restaurar funciones motoras, del habla y visuales en pacientes con lesiones de la médula espinal, ELA, o ceguera.

El Dr. Brett Youngerman, colaborador clínico principal, asegura que el implante puede insertarse a través de una incisión mínimamente invasiva en el cráneo y deslizarse directamente sobre la superficie del cerebro. La forma delgada como el papel reduce la reactividad del tejido y minimiza la degradación de la señal con el tiempo.

Para acelerar esta tecnología, los equipos de Columbia y Stanford lanzaron Kampto Neurotech, una empresa derivada que busca desarrollar versiones comerciales del chip.