La gente deja que una startup ponga un implante cerebral en su cráneo durante 15 minutos

Jul 12, 2023

emily mullin

Neuralink de Elon Musk no es la única compañía que está progresando en la conexión de los cerebros de las personas a las computadoras. En abril y mayo, los cirujanos de la Universidad de West Virginia colocaron tiras delgadas de un material similar al celofán en los cerebros de tres pacientes. Fabricadas por la startup Precision Neuroscience, con sede en Nueva York, las tiras del tamaño de una miniatura están diseñadas para adaptarse a la superficie del cerebro sin dañar su delicado tejido.

Durante los 15 minutos que los dispositivos estuvieron colocados, los implantes pudieron leer, registrar y mapear la actividad eléctrica en parte de los lóbulos temporales de los pacientes, lo que ayuda a procesar la información sensorial. Los pacientes ya estaban en el hospital para que les extirparan los tumores cerebrales y los médicos usaron los dispositivos de Precision junto con electrodos estándar. Aunque solo es un pequeño estudio piloto, coloca a Precision un paso más cerca de construir una interfaz cerebro-computadora, o BCI, un sistema que proporciona un enlace de comunicación directo entre el cerebro y un dispositivo externo.

"Esta es la primera vez que nuestra tecnología llega a pacientes humanos", dice Benjamin Rapoport, director científico y cofundador de Precision. Dado que el estudio planteaba un riesgo bajo para los pacientes, la empresa no necesitaba el permiso de la Administración de Alimentos y Medicamentos para llevarlo a cabo. Pero necesitará luz verde de la agencia para probarlo como parte de una BCI. (Neuralink anunció recientemente que recibió la aprobación de la FDA para probar su BCI en personas, pero no dio a conocer ningún detalle).

Rapoport dice que, a corto plazo, Precision planea obtener la aprobación de la FDA para su dispositivo con fines de mapeo y diagnóstico del cerebro, como una alternativa a los tipos de electrodos que se utilizan actualmente para detectar tumores y ataques epilépticos. Pero el objetivo a largo plazo de la empresa es ayudar a las personas paralizadas a comunicarse y moverse. Rapoport dice que la compañía está en conversaciones con la FDA, pero no dijo cuándo comenzaría su ensayo BCI.

"Estamos en la cúspide de una nueva generación de interfaces más significativas que nos permiten restaurar la función o la movilidad de los pacientes discapacitados", dice Peter Konrad, presidente de neurocirugía del Instituto de Neurociencia Rockefeller de la Universidad de West Virginia, quien participó en el proyecto piloto. estudiar.

Precision se encuentra entre una serie de competidores, incluidos Neuralink y Synchron, que tienen como objetivo comercializar dispositivos que permitan a las personas controlar computadoras y prótesis usando solo sus mentes. Los investigadores académicos han estado trabajando en estos sistemas durante décadas y unas pocas docenas de personas en todo el mundo han sido equipados con ellos como parte de los estudios. Pero ahora, las nuevas empresas como Precision quieren sacar las BCI de los laboratorios de investigación y llevarlas a la vida cotidiana de las personas.

Los BCI capturan y decodifican señales cerebrales, que se traducen en comandos y se transmiten a dispositivos electrónicos que realizan ciertas acciones, como escribir en una pantalla, controlar el cursor de una computadora o mover un brazo robótico. Debido a que las neuronas generan señales eléctricas, los científicos pueden usar electrodos de metal conductor para registrar su actividad. Un dispositivo conocido como matriz de Utah es actualmente el pilar de la investigación de BCI. Hecha de silicio duro, la matriz es una cuadrícula del tamaño de la cara de Abraham Lincoln en un centavo estadounidense. Tiene 100 diminutas agujas protuberantes recubiertas de metal conductor que se clavan en el tejido cerebral y registran el parloteo de las neuronas cercanas.

lauren goode

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julian chokkattu

Will caballero

Debido a que penetra en el tejido, la matriz Utah puede causar inflamación y cicatrización alrededor del sitio de implantación, lo que conduce a una disminución de la calidad de la señal con el tiempo. Y la calidad de la señal es importante porque afecta el rendimiento de la BCI. En realidad, nadie sabe cuánto tiempo pueden durar las matrices de Utah en el cerebro; hasta ahora, el récord lo tiene Nathan Copeland, cuyo dispositivo está ahora en su octavo año.

La colocación de una matriz Utah también requiere que los cirujanos realicen una craneotomía, haciendo un pequeño orificio en el cráneo. Es un procedimiento importante que puede causar infección y sangrado, y la recuperación lleva un mes o más. Es comprensible que muchos pacientes duden en someterse a uno, incluso si eso significa recuperar cierto grado de comunicación o movilidad.

Precision está tratando de resolver ambos problemas con un dispositivo que tiene 1.024 electrodos pero que es ultradelgado (alrededor de una quinta parte del grosor de un cabello humano) y no perfora el tejido cerebral. En lugar de una craneotomía, se colocaría mediante un procedimiento mínimamente invasivo que implica hacer una pequeña incisión en la piel y el cráneo y luego deslizar el implante en la capa más externa del cerebro, llamada corteza. "La sola idea de hacer más daño al cerebro o al sistema nervioso que ya está dañado es bastante tensa", dice Rapoport, quien también fue cofundador de Neuralink. Piensa que simplificar el procedimiento haría que estos sistemas fueran mucho más atractivos para los pacientes.

Craig Mermel, presidente y director de productos de la compañía, dice que la matriz Precision también se puede sacar con la misma facilidad. A medida que la tecnología BCI mejora, los pacientes que obtienen los primeros chips cerebrales pueden eventualmente querer actualizarse a otros nuevos. Con las matrices de Utah, los dispositivos nuevos generalmente no se pueden colocar en la misma área debido al tejido cicatricial.

Con más de 1000 electrodos, dice Mermel, el dispositivo de Precision podrá proporcionar una resolución más alta de la actividad cerebral que las matrices actuales. Los arreglos de Precision también están diseñados para ser modulares. Se pueden conectar varios para recopilar señales cerebrales de un área más grande. Para acciones más precisas o complejas más allá de estimular los movimientos corporales básicos o activar funciones informáticas simples, "querrá una mayor cobertura de las regiones del cerebro", dice Mermel.

Peter Brunner, profesor asociado de neurocirugía e ingeniería biomédica en la Universidad de Washington en St. Louis, dice que el implante de Precision parece impresionante, pero aún se desconoce cuánto durará una vez implantado. Cualquier dispositivo implantado en el cuerpo tiende a degradarse con el tiempo. "Existe una tensión entre hacer las cosas más pequeñas y, al mismo tiempo, mantener la solidez frente al entorno que estos dispositivos enfrentan en el cuerpo humano", dice.

El cerebro se desplaza en el cráneo, al igual que un implante, dice Brunner. Una matriz de superficie podría potencialmente moverse alrededor de más de una que penetra en el cerebro. Él dice que incluso un cambio de micrómetro podría cambiar de qué grupo de neuronas está grabando el dispositivo, lo que podría afectar el funcionamiento del BCI.

Rapoport dice que todos los electrodos se mueven un poco con el tiempo, pero el software de Precision, que decodifica las señales neuronales, puede adaptarse a esos pequeños cambios.

lauren goode

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La compañía aún tiene que probar el procedimiento de implante en personas, pero los científicos de Precision lo probaron en cerdos en miniatura y dejaron el dispositivo durante aproximadamente un mes. Estudiaron el tejido cerebral de los animales después de que se retiraron los dispositivos para confirmar que no se produjo ningún daño, dice Rapoport.

Para los tres pacientes humanos en el estudio piloto, el dispositivo no causó efectos secundarios ni daños, según Rapoport. Pudo recopilar datos detallados de la actividad cerebral de los tres. A dos pacientes se les extirparon tumores de las regiones cerebrales responsables del lenguaje y estuvieron despiertos durante parte de sus procedimientos para que los médicos pudieran identificar áreas críticas del lenguaje en tiempo real.

WVU inscribirá hasta dos pacientes adicionales en el estudio piloto en curso. Se espera que Mount Sinai en la ciudad de Nueva York, Penn Medicine en Filadelfia y el Hospital General de Massachusetts en Boston inicien pronto estudios relacionados.

Un implante hecho por Synchron, otra empresa nueva de BCI, ya está permitiendo que un puñado de personas con parálisis severa envíen mensajes de texto, correos electrónicos y naveguen por Internet usando solo sus pensamientos. La implantación del dispositivo de Synchron, que se parece a un stent cardíaco, tampoco requiere la extirpación de una parte del cráneo. Se inserta en la vena yugular en la base del cuello y se pasa hasta que se encuentra junto a la corteza motora, el centro de control del cerebro.

El dispositivo de Neuralink penetrará en el tejido cerebral, pero la compañía está desarrollando un procedimiento mínimamente invasivo utilizando un robot similar a una máquina de coser para insertarlo en el cerebro. No está claro si el ensayo humano inicial de Neuralink incluirá este nuevo procedimiento. Neuralink no respondió a una consulta por correo electrónico de WIRED.

Los laboratorios académicos también están probando conceptos novedosos para implantes menos invasivos, incluidos "neurogranos" del tamaño de la sal que podrían esparcirse por la superficie del cerebro, o un gel inyectable que se solidificaría en un polímero conductor una vez en el cerebro.

Jen French, que quedó paralizada en un accidente de snowboard en 1998 pero ahora puede caminar con la ayuda de un implante de médula espinal, tiene esperanzas en la próxima ola de BCI. "Al igual que muchas personas con afecciones neurológicas crónicas, se nos dice que no hay cura", dice French, director ejecutivo y fundador de Neurotech Network, una organización de defensa sin fines de lucro. Aun así, aunque la nueva generación de dispositivos mínimamente invasivos no prometen una cura, podrían ayudar a las personas a recuperar funciones significativas en su vida diaria. "Es emocionante ver todas estas empresas", dice French, "porque lo que eso significa para las personas con experiencia vivida es que estamos un paso más cerca de poder acceder a la tecnología".