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De que trata el proyecto
Las interfaces cerebro-máquina (IMC o BMI) son prometedoras para la restauración de la función sensorial y motora y el tratamiento de trastornos neurológicos, pero los IMC clínicos aún no se han adoptado ampliamente, en parte porque los recuentos modestos de canales han limitado su potencial.
En este informe técnico, se describen los primeros pasos de Neuralink hacia un sistema BMI escalable de gran ancho de banda. se han construido matrices de “hilos” de electrodos pequeños y flexibles, con hasta 3.072 electrodos por matriz distribuidos en 96 hilos. También se ha construido un robot neuroquirúrgico capaz de insertar seis hilos (192 electrodos) por minuto. Cada hilo se puede insertar individualmente en el cerebro con precisión de micrones para evitar la vasculatura superficial y apuntar a regiones específicas del cerebro.
La matriz de electrodos está empaquetada en un pequeño dispositivo implantable que contiene chips personalizados para la amplificación y digitalización a bordo de baja potencia: el paquete para 3072 canales ocupa menos de (23 × 18,5 × 2) mm3. Un solo cable USB-C proporciona transmisión de datos de ancho de banda completo desde el dispositivo, grabando desde todos los canales simultáneamente. Este sistema ha logrado un rendimiento de picos de hasta un 70% en electrodos implantados crónicamente. El enfoque de Neuralink para el BMI tiene una densidad y escalabilidad de empaquetado sin precedentes en un paquete clínicamente relevante.
Las interfaces cerebro-máquina (BMI) tienen el potencial de ayudar a las personas con una amplia gama de trastornos clínicos. Por ejemplo, los investigadores han demostrado el control neuroprotésico humano de los cursores de la computadora, las extremidades robóticas y los sintetizadores de voz utilizando no más de 256 electrodos. Si bien estos éxitos sugieren que es posible la transferencia de información de alta fidelidad entre cerebros y máquinas, el desarrollo del IMC se ha visto críticamente limitado por la incapacidad de registrar un gran número de neuronas. Los enfoques no invasivos pueden registrar el promedio de millones de neuronas a través del cráneo, pero esta señal está distorsionada y es inespecífica. Los electrodos invasivos colocados en la superficie de la corteza pueden registrar señales útiles, pero están limitados porque promedian la actividad de miles de neuronas y no pueden registrar señales en las profundidades del cerebro. La mayoría de los IMC han utilizado técnicas invasivas porque la lectura más precisa de las representaciones neuronales requiere el registro de potenciales de acción únicos de las neuronas en conjuntos distribuidos y funcionalmente vinculados.
Los microelectrodos son la tecnología estándar de oro para registrar potenciales de acción, pero no ha habido una tecnología de microelectrodos clínicamente traducible para grabaciones a gran escala. Esto requeriría un sistema con propiedades materiales que proporcionen una alta biocompatibilidad, seguridad y longevidad. Además, este dispositivo también necesitaría un enfoque quirúrgico práctico y electrónica de alta densidad y baja potencia para facilitar en última instancia la operación inalámbrica completamente implantada.
La mayoría de los dispositivos para la grabación neural a largo plazo son conjuntos de electrodos hechos de metales rígidos o semiconductores. Si bien las matrices de metal rígido facilitan la penetración en el cerebro, el tamaño, el módulo de Young y los desajustes de rigidez a la flexión entre las sondas rígidas y el tejido cerebral pueden impulsar respuestas inmunitarias que limitan la función y la longevidad de estos dispositivos. Además, la geometría fija de estas matrices limita las poblaciones de neuronas a las que se puede acceder, especialmente debido a la presencia de vasculatura.
Aquí, se informa el progreso de Neuralink hacia un IMC flexible y escalable que aumenta el número de canales en un orden de magnitud con respecto al trabajo anterior. El sistema tiene tres componentes principales: sondas de polímero ultrafinas, un robot neuroquirúrgico y electrónica personalizada de alta densidad. Se demuestra la rápida implantación de 96 hilos de polímero, cada hilo con 32 electrodos para un total de 3,072 electrodos.
Desarrollar componentes electrónicos personalizados miniaturizados que permiten transmitir datos electrofisiológicos de banda ancha completos simultáneamente desde todos estos electrodos. Se empaqueta este sistema para una implantación a largo plazo y se desarrolla un software personalizado de detección de picos en línea que puede detectar potenciales de acción con baja latencia. Este sistema sirve como una plataforma de investigación de vanguardia y un primer prototipo hacia un IMC humano completamente implantable.
