La interfaz cerebro-máquina (también conocida como interfaz cerebro-computadora) proporciona una nueva dimensión para que los humanos interactúen con las máquinas y el medio ambiente. Las interfaces cerebro-máquina ayudan a restaurar o mejorar las funciones físicas o mentales humanas. Los científicos están analizando una variedad de tecnologías para interactuar con el cerebro en diferentes niveles, como se muestra en la siguiente figura.

La corteza cerebral ha sido durante mucho tiempo el objetivo de la investigación de la interfaz cerebro-máquina. Al registrar la actividad neuronal en múltiples regiones corticales para comprender la intención humana, los investigadores permiten a los pacientes paralizados controlar brazos robóticos y prótesis, y ayudar a las personas con discapacidad a comunicarse de manera efectiva.

Las interfaces cerebro-computadora convencionales nos permiten decodificar señales sensoriales y motoras, como respuestas visuales, movimientos de manos y habla en un entorno de laboratorio restringido. La aplicación de estas tecnologías en la vida cotidiana sigue siendo un desafío.

Las regiones profundas del cerebro están muy involucradas en las funciones básicas de la vida. Investigar las funciones cerebrales profundas es esencial para obtener una mejor comprensión de cómo funciona el cerebro. Las regiones cerebrales subcorticales son los principales objetivos de la neuromodulación invasiva y la neuroterapia clínica. Las anomalías estructurales y funcionales del cerebro profundo humano se observan en una variedad de trastornos neuropsiquiátricos, que incluyen la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, la depresión, el trastorno obsesivo-compulsivo, etc. Regiones. Es un campo de investigación emergente con un gran potencial para aplicaciones clínicas.

La figura anterior muestra las principales vías de registro y estimulación desde el cerebro superficial hasta el cerebro profundo. Además de grabar y decodificar, las interfaces de máquinas cerebrales profundas también son capaces de modular estados patológicos del cerebro mediante la entrega de estímulos terapéuticos. La tecnología DBMI avanzada está diseñada para registrar y decodificar la actividad neuronal profunda con alta resolución espaciotemporal y configurar de manera eficiente los parámetros de estimulación para una modulación precisa de los estados cerebrales. El desarrollo de DBMI con potencia a largo plazo sigue siendo un desafío dada nuestra comprensión limitada de los mecanismos, incluida la plasticidad y las adaptaciones en el sistema nervioso central.

Dado que el sistema nervioso transmite información principalmente a través de señales eléctricas, las interfaces cerebro-computadora mediadas por señales eléctricas han atraído la mayor parte del interés de la investigación en este campo. El artículo describe las tecnologías actuales de interfaz basadas en la actividad eléctrica cerebro-computadora disponibles para los humanos y las aplicaciones en la detección y modulación de la actividad cerebral. Los autores presentan dos sistemas de interfaz cerebral profunda ampliamente utilizados, la estimulación cerebral profunda (DBS) y la electroencefalografía estereotáxica (sEEG), con especial atención a los últimos avances tecnológicos y aplicaciones clínicas. Se discute el potencial del uso de DBMI como poderosas plataformas para la investigación del cerebro y su utilidad terapéutica. El documento también analiza el marco de control de bucle cerrado para los sistemas DBMI y el desarrollo de una tecnología de interfaz cerebral profunda de bucle cerrado para aplicaciones clínicas.

El autor correspondiente del artículo de revisión es el profesor Luming Li de la Universidad de Tsinghua, el primer autor es el profesor asistente Yanan Sui y los coautores son el Dr. Huiling Yu, el Dr. Chen Zhang, el Dr. Yue Chen y el asistente de investigación Changqing Jiang.

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Ver artículo:

Interfaces de máquina de cerebro profundo: detección y modulación del cerebro profundo humano

https://doi.org/10.1093/nsr/nwac212