Um novo dispositivo de implante de interface cérebro-computador, tão fino quanto papel, está sendo considerado pela equipe de pesquisa como um elo fundamental no futuro da interação humano-computador. É denominado "Sistema de Interface Biocortical" (BISC). Todo o sistema gira em torno de um único chip ultrafino e ultrapequeno, mas pode estabelecer um canal de dados bidirecional de alta velocidade entre o cérebro e computadores externos e até mesmo sistemas de inteligência artificial sem invadir significativamente o espaço craniano.
A equipa de investigação acredita que esta tecnologia deverá mudar o diagnóstico e tratamento de muitos tipos de doenças neurológicas, como epilepsia, lesão medular, ELA, acidente vascular cerebral e cegueira, podendo também tornar-se numa infra-estrutura para uma colaboração mais directa entre humanos e inteligência artificial.
Diferente das tradicionais interfaces eletrônicas cérebro-computador "preparadas", o BISC comprime todos os circuitos principais, como amplificadores, conversão de dados, transceptores de radiofrequência e gerenciamento de energia em um chip CMOS mais fino. A espessura é de cerca de 50 mícrons e o volume total é de apenas 3 milímetros cúbicos. Ele pode deslizar para o pequeno espaço entre o crânio e a superfície do cérebro como um tecido úmido e se adaptar à curvatura da superfície do cérebro. Mais de 65.000 eletrodos estão integrados no chip, fornecendo 1.024 canais de gravação simultâneos e mais de 16.000 canais de estimulação. Em seguida, ele transmite dados de até 100 Mbps para fora do crânio por meio de um link sem fio de banda ultralarga personalizado – diz-se que essa taxa de transferência sem fio é “pelo menos duas ordens de magnitude maior do que os sistemas cérebro-computador sem fio existentes”.
Em termos de arquitetura do sistema, o BISC consiste em três partes: um implante de chip único responsável pelo contato direto com o cérebro, uma “estação retransmissora” usada na superfície do corpo e um conjunto de software dedicado e conjuntos de instruções. O chip implantado é alimentado pela estação retransmissora por meio do link de energia sem fio e, ao mesmo tempo, completa a transmissão em alta velocidade de dados neurais massivos por meio de radiofrequência de banda ultralarga; enquanto a estação retransmissora aparece como um dispositivo Wi-Fi comum na rede externa, permitindo que qualquer computador acesse a “interface cerebral” como um roteador. Com base nos dados neurais em grande escala coletados por esta plataforma, os pesquisadores treinaram e testaram modelos de aprendizado de máquina e aprendizado profundo para decodificar intenções, percepções e estados internos, verificando a importância de interfaces de alta largura de banda para “ler e escrever o cérebro”.
No caminho clínico, equipes de neurocirurgia e epilepsia da Universidade de Columbia e do Hospital Presbiteriano de Nova York exploraram cirurgias de implantação em modelos animais e verificaram a viabilidade do chip no registro estável e de longo prazo de sinais neurais da superfície do cérebro; atualmente, os primeiros estudos em seres humanos estão progredindo, concentrando-se principalmente no registro de curto prazo durante a cirurgia. Os médicos enfatizaram que o BISC pode inserir o chip no espaço subdural através de uma pequena incisão e não requer a penetração do tecido cerebral ou o uso de fios para fixar o implante ao crânio, reduzindo assim, teoricamente, o risco de reação do tecido e atenuação do sinal a longo prazo. O projeto também colaborou com equipes como a Universidade da Pensilvânia para conduzir extensos experimentos pré-operatórios no córtex motor e no córtex visual. Alguns pesquisadores estão otimistas quanto ao seu potencial como uma futura plataforma de interface neural multimodal que integra luz, som, etc.
A fim de promover a tecnologia para aplicações no mundo real, pesquisadores da Universidade de Columbia e da Universidade de Stanford co-fundaram a empresa spin-off Kampto Neurotech. Liderado por um dos principais engenheiros do projeto, está desenvolvendo uma versão comercial para pesquisa pré-clínica e buscando recursos para promover sua aplicação a longo prazo em humanos. A equipe acredita que, contando com as vantagens de "fabricação em larga escala" de processos de semicondutores maduros, o BISC excede em muito os atuais dispositivos implantáveis semelhantes em termos de escalabilidade e indicadores de desempenho, e fornece uma plataforma de iteração sustentável para futuros sistemas de fusão cérebro-IA. Com o rápido desenvolvimento da intersecção entre inteligência artificial e engenharia neural, os pesquisadores esperam que este tipo de interface cérebro-computador programável, de altíssima resolução, totalmente sem fio, não apenas remodele o tratamento de doenças neurológicas, mas também possa mudar o modelo fundamental de interação humana com máquinas e até mesmo a coexistência com inteligência artificial.
Compilado de /scitechdaily