China ha alcanzado una serie de hitos en el campo de la tecnología de interfaz cerebro-computadora este año, especialmente en la aplicación clínica de técnicas invasivas, lo que brinda nuevas esperanzas a los pacientes con trastornos neurológicos.

Estos avances indican que China se encuentra entre los pioneros en este campo de vanguardia, según los científicos.

La tecnología BCI se considera un enfoque revolucionario para abordar los déficits de la función neurológica. Funciona decodificando señales eléctricas en el cerebro y simulando la transmisión de instrucciones, evitando o conectando las vías neuronales dañadas, según el Instituto de Automatización de la Academia China de Ciencias.

«Se espera que esta tecnología se aplique ampliamente a disfunciones motoras o de comunicación graves causadas por afecciones como la ELA, la paraplejía y las lesiones de la médula espinal, ayudando a los pacientes a recuperar cierto nivel de funcionalidad diaria», afirmó Cao Shenghao, estudiante de doctorado del instituto.

Para pacientes que han sufrido amputaciones pero que aún conservan una función cerebral normal, las BCI pueden transmitir comandos de movimiento generados por el cerebro a dispositivos externos, como cursores de computadora o brazos robóticos.

Para quienes padecen lesiones de la médula espinal, esta tecnología busca establecer «puentes de información» por encima y por debajo de los puntos de ruptura nerviosa para restablecer la transmisión de comandos.

El mes pasado, un equipo de investigación de la Universidad de Nankai en Tianjin dirigió el primer ensayo mundial de BCI intervencionista para ayudar a restaurar la función motora en las extremidades afectadas de los pacientes. Esto permitió que un paciente que había estado paralizado del lado izquierdo durante seis meses debido a un derrame cerebral recuperara la capacidad de movimiento y tomara medicación después del procedimiento.

También se han logrado avances significativos en las intervenciones para discapacidades del habla. Un proyecto liderado por el Instituto de Investigación Cerebral de Beijing logró la primera aplicación clínica de un sistema BCI inalámbrico implantado en chino en el país.

En el ensayo, un paciente que perdió la capacidad de hablar debido a la ELA logró expresar con éxito frases completas como «Quiero un vaso de agua» y «Quiero dar un paseo con mi familia» gracias a la decodificación de sus señales cerebrales en intenciones lingüísticas.

El mes pasado, el Centro de Excelencia en Ciencias del Cerebro y Tecnología de la Inteligencia del CAS anunció que un hombre que perdió las cuatro extremidades debido a un accidente eléctrico de alto voltaje demostró su habilidad para controlar piezas de ajedrez y juegos de carreras solo con la mente, tan solo dos o tres semanas después de la implantación de un dispositivo BCI en marzo.

Su velocidad operativa era cercana a la de personas normales que utilizan un panel táctil de computadora. Este logro convirtió a China en el segundo país del mundo en entrar con éxito en la fase de ensayos clínicos con BCI invasivas.

Las vías de desarrollo de la tecnología BCI son diversas e incluyen tipos invasivos, semiinvasivos y no invasivos. «Entre ellas, las BCI invasivas, que implican la implantación de electrodos directamente en la corteza cerebral, pueden capturar señales neuronales de mayor resolución y más estables», afirmó Cao.

«Tienen un potencial significativo en neurorrehabilitación, pero también enfrentan riesgos quirúrgicos y desafíos éticos, lo que representa la mayor dificultad técnica y los requisitos regulatorios más exigentes», afirmó.

Obtener señales de alta calidad requiere un acceso profundo al cerebro, pero la cirugía en sí misma puede causar daños, añadió.

«El objetivo de los científicos en este campo es minimizar dichos daños, y el método más directo es reducir el tamaño de la ventana de implantación».

Cui Yue, investigador asociado del Instituto de Automatización de la Academia China de Ciencias (CAS), explicó que los electrodos rígidos no pueden adaptarse a los ligeros movimientos del tejido cerebral durante las actividades fisiológicas y pueden causar fácilmente fricción y daño nervioso. En cambio, los electrodos flexibles, fabricados con materiales blandos y adaptables, pueden moverse naturalmente con el tejido cerebral, reduciendo el daño y la cicatrización, haciéndolos más adecuados para una implantación estable a largo plazo.

El equipo de Cui ha reducido el daño de la implantación a 300 micras y ha sustituido los electrodos rígidos tradicionales por electrodos flexibles.

Sin embargo, la extrema suavidad de los electrodos flexibles plantea dificultades para la implantación. Para solucionarlo, el Instituto de Automatización ha desarrollado el robot de implantación de microelectrodos flexibles «CyberSense», pionero en una tecnología de implantación automática similar a la de una máquina de coser.

«Como si se enhebrara una aguja, enhebramos el cable flexible del electrodo en una aguja fina y utilizamos la punta de la aguja para colocar el electrodo con precisión en la zona cerebral designada. Luego, retiramos la aguja, dejando solo el electrodo en su lugar», explicó Cui.

La eficiencia en la lectura de las señales cerebrales es fundamental e influye directamente en la precisión y la complejidad de las herramientas BCI.

El estudiante de doctorado Cao explicó que muchos factores afectan la eficiencia de la lectura, como los materiales de los electrodos y el número de canales de recolección.

Estas son áreas clave de enfoque para los científicos de BCI. Aumentar el número de canales de recolección de señales dentro del mismo volumen de implantes permite recuperar información más completa sobre la actividad cerebral, sentando las bases para su posterior implementación funcional, afirmó Cao.

«Los avances en inteligencia artificial han contribuido enormemente al desarrollo actual de las BCI», afirmó. «Incluso al tratar el mismo segmento de señales cerebrales, la IA ahora nos permite decodificar información neuronal más completa que antes».

Las BCI no solo tienen fines clínicos, sino que también tienen el potencial de expandirse a aplicaciones de la vida cotidiana en el futuro, según Cao, como la regulación del sueño, la monitorización emocional y la mejora de la atención.

«El desarrollo actual de las BCI aún está en sus primeras etapas, como un niño que apenas aprende a caminar, pero tiene un enorme potencial para un desarrollo revolucionario en el futuro», concluyó.