Una configuración típica de los sistemas de registro neuronal inalámbrico consta de cinco módulos: (1) electrodos implantables para la adquisición de señales neuronales; (2) chips de procesamiento y controlador para amplificación de señal, filtrado, multiplexación, digitalización y control de la configuración de parámetros; (3) transmisión inalámbrica de datos a computadoras u otros equipos portátiles para análisis de datos adicionales; (4) fuente de alimentación mediante carga inalámbrica o bobina inductiva para el consumo de energía del sistema; (5) paquete de tamaño ultracompacto y larga vida útil. El sistema de registro neuronal inalámbrico se está desarrollando rápidamente hacia la miniaturización, la integración y la inteligencia, y se beneficia de los sistemas microelectromecánicos (MEMS), los circuitos integrados (IC), la transmisión y alimentación inalámbricas y los algoritmos de aprendizaje automático. No solo se puede aplicar a la atención médica y la interacción de personas con discapacidad motora grave, sino que también tiene potencial en escenarios militares y de entretenimiento en el futuro. Crédito: Science China Press
Una interfaz cerebro-ordenador implantable (BCI) ha demostrado ser eficaz en el campo de la restauración de la función motora y sensorial y en el tratamiento de trastornos neurológicos. Usando un sistema de grabación BCI, podemos transformar los métodos actuales de interacción humana con las máquinas y el medio ambiente, especialmente para ayudar a las personas con discapacidades cognitivas y de movilidad a recuperar la movilidad y reintegrarse a la sociedad. Sin embargo, la mayoría del trabajo informado se ha centrado en un aspecto simple de todo el sistema, como los electrodos, los circuitos o la transmisión de datos, y solo un porcentaje muy pequeño de los sistemas son inalámbricos. «Un microsistema implantable en miniatura, liviano, inalámbrico es clave para realizar un monitoreo estable, en tiempo real y a largo plazo en animales o humanos que se mueven libremente en sus condiciones naturales», dice Bowen Ji.
Ji, junto con el director del laboratorio Honglong Chang (Instituto de Sistemas No Tripulados, Universidad Politécnica del Noroeste) y el colaborador Jingquan Liu (Departamento de Micro/Nano Electrónica, Universidad Jiao Tong de Shanghái), revisaron los últimos avances en sistemas inalámbricos de grabación de neuronas epicorticales e intracorticales en cinco subsecciones estrechamente vinculadas, que incluyen electrodos de registro, chips y controladores de procesamiento, transmisión inalámbrica de datos, suministro de energía y empaque. Los desafíos que enfrentan estos sistemas también se resumieron para crear un camino directo para futuros sistemas de grabación confiables y a largo plazo de acuerdo con las deficiencias técnicas existentes.
«El cerebro humano tiene más de 80 mil millones de neuronas; sin embargo, los sistemas actuales están lejos de ser suficientes para manejar un número tan grande», dice Liu. Por lo tanto, el desarrollo de sistemas de registro neuronal implantables inalámbricos aún enfrenta los siguientes desafíos: alto rendimiento, transmisión inalámbrica, consumo y suministro de energía, acumulación de calor, minimización y vida útil.
En general, el sistema de registro neuronal implantable inalámbrico es un campo de investigación emergente con una gran amplitud e integración interdisciplinaria. Se trata de fabricación micro-nano, microelectrónica, comunicación, energía, biomedicina, ciencia del cerebro e inteligencia artificial. Con el desarrollo de las tecnologías anteriores, los sistemas BCI implantables inalámbricos se volverán más miniaturizados, integrados e inteligentes para aplicaciones más amplias en humanos en la próxima década.
La investigación fue publicada en Ciencia China Ciencias de la Información.
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Bowen Ji et al, Avances recientes en los sistemas inalámbricos de registro neuronal epicortical e intracortical, Ciencia China Ciencias de la Información (2022). DOI: 10.1007/s11432-021-3373-1
Citación: El sistema de registro neuronal inalámbrico es una tendencia importante para la interfaz cerebro-computadora en la próxima década (8 de abril de 2022) consultado el 10 de abril de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-04-wireless-neural-significant-trend -cerebro-computadora.html
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