La red de 'neurograin' inalámbrica se conecta a las neuronas cerebrales

Las partículas de detección registran independientemente pulsos eléctricos hechos por neuronas y envían las señales a un centro central fuera del cráneo para la coordinación y el procesamiento.

"Uno de los grandes desafíos en el campo de las interfaces de la computadora cerebral es la ingeniería de las formas de sondear tantos puntos en el cerebro posible", dijo el profesor Arto Nurmikko. "Hasta ahora, la mayoría de las interfaces de la computadora cerebral han sido dispositivos monolíticos, un poco como pequeños camas de agujas. La idea de nuestro equipo era romper ese monolito en pequeños sensores que podrían distribuirse a través de la corteza cerebral ".

El proyecto de cuatro años ha tenido dos desafíos principales: la reducción de la electrónica para detectar, amplificar y transmitir señales neuronales en chips de granulado, y desarrollar el centro de comunicaciones externo para recibir señales de los granos y transmitirle energía. El receptor final es un parche de tamaño pulgar delgado que se une al cuero cabelludo, utilizando un enlace transcutáneo bidireccional de ~ 1 GHz para la comunicación y el control.

"Este trabajo fue un verdadero desafío multidisciplinario", dijo el investigador Brown, Jihun Lee. "Tuvimos que reunir la experiencia en electromagnetics, comunicación de radiofrecuencia, diseño de circuitos, fabricación y neurociencia para diseñar y operar el sistema neuroins.

En el experimento de roedores, el equipo colocó los granos en la corteza cerebral, la capa exterior del cerebro. La estimulación neuronal se intentó, así como la detección, controlada por el mismo centro externo.

Aunque solo 48 dispositivos se ajustan al cerebro de roedores, los cálculos sugieren que se pueden admitir hasta 770 dispositivos utilizando un protocolo de acceso múltiple de división de tiempo personalizado. "En última instancia, el equipo prevé la ampliación de muchos miles de neurogranes, lo que proporcionará una imagen actualmente inalcanzable de la actividad cerebral", según la universidad.

"Fue un esfuerzo desafiante, ya que el sistema exige una transferencia de energía inalámbrica simultánea y redes en la tasa de mega bit-por segundo, y esto debe realizarse bajo un área de silicona extremadamente apretada y restricciones de potencia. Nuestro equipo empujó el sobre para implantes neuronales distribuidos ", dijo Vincent Leung, un ingeniero de la Universidad de Baylor, que trabajó junto a la Universidad Brown con la Universidad de California en San Diego y Qualcomm.

"Nuestra esperanza es que, en última instancia, podemos desarrollar un sistema que proporcione nuevas ideas científicas sobre el cerebro y las nuevas terapias que puedan ayudar a las personas a afectar las lesiones devastadoras", dijo Nurmikko de Brown.

Los investigadores ven esto como paso hacia un sistema que, según la Universidad de Brown, podría registrar señales cerebrales en detalles sin precedentes, lo que lleva a conocer las ideas sobre la función cerebral y las terapias para las personas con lesiones cerebrales o espinales.

La interfaz neural inalámbrica se describe en "Grabación neuronal y estimulación utilizando redes inalámbricas de microimplantes". Se requiere un artículo publicado por Nature Electronics: se requiere pago para leer el artículo completo.