El equipo de investigación considera que un nuevo dispositivo de implante de interfaz cerebro-computadora que es tan delgado como el papel es un eslabón clave en el futuro de la interacción persona-computadora. Se denomina "Sistema de interfaz biocortical" (BISC). Todo el sistema gira en torno a un único chip ultradelgado y ultrapequeño, pero puede establecer un canal de datos bidireccional de alta velocidad entre el cerebro y computadoras externas e incluso sistemas de inteligencia artificial sin invadir significativamente el espacio craneal.
El equipo de investigación cree que se espera que esta tecnología cambie el diagnóstico y el tratamiento de muchos tipos de enfermedades neurológicas como la epilepsia, la lesión de la médula espinal, la ELA, los accidentes cerebrovasculares y la ceguera, y también puede convertirse en una infraestructura para una colaboración más directa entre los humanos y la inteligencia artificial.
A diferencia de las tradicionales interfaces electrónicas cerebro-computadora "enlatadas", BISC comprime todos los circuitos clave, como amplificadores, conversión de datos, transceptores de radiofrecuencia y administración de energía, en un chip CMOS adelgazado. El espesor es de unas 50 micras y el volumen total es de sólo unos 3 milímetros cúbicos. Puede deslizarse hacia el pequeño espacio entre el cráneo y la superficie del cerebro como un tejido húmedo y adaptarse a la curvatura de la superficie del cerebro. En el chip están integrados más de 65.000 electrodos, que proporcionan 1.024 canales de grabación simultáneos y más de 16.000 canales de estimulación. Luego transmite datos hasta 100 Mbps fuera del cráneo a través de un enlace inalámbrico de banda ultra ancha personalizado; se dice que este rendimiento inalámbrico es "al menos dos órdenes de magnitud mayor que los sistemas inalámbricos cerebro-computadora existentes".
En términos de arquitectura del sistema, BISC consta de tres partes: un implante de un solo chip responsable del contacto directo con el cerebro, una "estación de retransmisión" colocada en la superficie del cuerpo y un conjunto de software y conjuntos de instrucciones dedicados. El chip implantado es alimentado por la estación repetidora a través del enlace de energía inalámbrico y, al mismo tiempo, completa la transmisión de alta velocidad de datos neuronales masivos a través de radiofrecuencia de banda ultraancha; mientras que la estación repetidora aparece como un dispositivo Wi-Fi ordinario en la red externa, permitiendo que cualquier computadora acceda a la "interfaz cerebral" como un enrutador. A partir de los datos neuronales a gran escala recopilados por esta plataforma, los investigadores entrenaron y probaron modelos de aprendizaje automático y aprendizaje profundo para decodificar intenciones, percepciones y estados internos, verificando la importancia de las interfaces de gran ancho de banda para "leer y escribir el cerebro".
En el ámbito clínico, los equipos de neurocirugía y epilepsia de la Universidad de Columbia y el Hospital Presbiteriano de Nueva York han explorado cirugías de implantación en modelos animales y han verificado la viabilidad del chip en el registro estable y a largo plazo de señales neuronales de la superficie del cerebro; Actualmente, los primeros estudios en seres humanos están avanzando, centrándose principalmente en registros de corta duración durante la cirugía. Los médicos enfatizaron que BISC puede colocar el chip en el espacio subdural a través de una pequeña incisión y no requiere penetrar el tejido cerebral ni usar cables para fijar el implante al cráneo, lo que teóricamente reduce el riesgo de reacción tisular y atenuación de la señal a largo plazo. El proyecto también ha colaborado con equipos como la Universidad de Pensilvania para realizar extensos experimentos preoperatorios en la corteza motora y la corteza visual. Algunos investigadores son optimistas sobre su potencial como futura plataforma de interfaz neuronal multimodal que integre luz, sonido, etc.
Para promover la tecnología hacia aplicaciones del mundo real, investigadores de la Universidad de Columbia y la Universidad de Stanford cofundaron la empresa derivada Kampto Neurotech. Liderado por uno de los ingenieros principales del proyecto, está desarrollando una versión comercial para investigación preclínica y buscando recursos para promover su aplicación a largo plazo en humanos. El equipo cree que, basándose en las ventajas de la "fabricación a gran escala" de los procesos de semiconductores maduros, BISC supera con creces los dispositivos implantables similares actuales en términos de escalabilidad e indicadores de rendimiento, y proporciona una plataforma de iteración sostenible para futuros sistemas de fusión cerebro-IA. Con el rápido desarrollo de la intersección de la inteligencia artificial y la ingeniería neuronal, los investigadores esperan que este tipo de interfaz cerebro-computadora programable, totalmente inalámbrica y de ultra alta resolución no solo remodele el tratamiento de enfermedades neurológicas, sino que también cambie el modelo fundamental de interacción humana con las máquinas e incluso la coexistencia con la inteligencia artificial.
Compilado de /scitechdaily