Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur (KIST) ha desarrollado una tecnología que permite aumentar la precisión de las interfaces cerebro-computadora (BCI), mediante un chip semiconductor que puede captar simultáneamente señales eléctricas y ópticas de las células nerviosas. Este avance permite no solo identificar cuándo se activan las neuronas, sino también determinar el tipo específico de célula que genera la señal.
El equipo de investigación del Instituto de Ciencias Cerebrales del KIST, dirigido por el investigador principal Lee Chang-hyuk, anunció el desarrollo del primer chip BCI de próxima generación del mundo capaz de detectar simultáneamente señales eléctricas y ópticas en un único chip semiconductor.
Para diagnosticar y tratar con precisión enfermedades cerebrales como el párkinson, el alzhéimer y la epilepsia, es necesario identificar tanto el momento de la actividad de las células nerviosas como el tipo específico de célula. Aunque es posible confirmar el momento de la actividad a través de señales eléctricas y distinguir los tipos de células mediante señales ópticas, la tecnología existente ha enfrentado dificultades para leer ambas señales simultáneamente en un solo chip.
El equipo de investigación integró electrodos para detectar señales eléctricas y fotosensores para leer señales ópticas en un único chip semiconductor. En trece microagujasde silicio del grosor de un cabello humano, distribuyeron 416 electrodos y 832 píxeles de detección de luz, lo que permite identificar simultáneamente qué célula nerviosa responde y en qué momento.
A diferencia del método de Neuralink, que implanta solo los electrodos en el cerebro y mantiene el chip de procesamiento de señales fuera de él, este nuevo chip se implanta utilizando una metodología de mínima invasividad. Al disponer sensores del tamaño de una célula en tres dimensiones dentro del cerebro, es posible leer mediante señales ópticas incluso los procesos de procesamiento de información en el interior de las células nerviosas.
El equipo también redujo significativamente los costos de fabricación. Al combinar el proceso estándar de semiconductor complementario de óxido de metal (CMOS) utilizado en teléfonos inteligentes con tecnología de postprocesamiento basada en impresión tridimensional (3D), lograron mantener el rendimiento mientras reducían los costos de fabricación a aproximadamente la centésima parte del nivel anterior. También establecieron la base para producir y mejorar los chips utilizando la infraestructura nacional de fundidoras de semiconductores y empresas de diseño. Esto permite que incluso instituciones de investigación pequeñas fabriquen sondas neurales personalizadas a costos relativamente bajos.
El equipo de investigación espera que esta tecnología se utilice en el diagnóstico preciso de enfermedades como el párkinson, el alzhéimer y la depresión, así como en el desarrollo de medicinas electrónicas personalizadas que estimulen selectivamente tipos específicos de células y en la creación de interfaces avanzadas cerebro-inteligencia artificial.
Lee Chang-hyuk, investigador principal, afirmó: "Para las interfaces cerebro-computadora precisas y el tratamiento de enfermedades cerebrales, es fundamental poder distinguir qué tipo de células se están activando". Y agregó: "Hemos presentado un nuevo campo tecnológico denominado BCI de semiconductores ópticos y hemos establecido la base para conectar las fortalezas de la industria de semiconductores de Corea del Sur con la industria de las BCI".
* Este artículo ha sido traducido por IA.