La "Triple Puerta" de los electrodos de interfaz cerebro-máquina

Practicante de Periodista Yin Jingfei

Una sola aguja, que se está convirtiendo en la “Montaña de Shangganling” de la industria de interfaces cerebro-máquina. Mientras el mundo se entusiasma por comparar el número de canales y el tamaño de los chips, una pregunta más fundamental sigue sin resolverse: ¿cuánto tiempo puede usarse realmente este dispositivo que se inserta en el cerebro? Pero antes de responder a esa pregunta, hay un problema aún más previo: ¿de qué material debería estar hecho? En la ruta invasiva, después de la craneotomía, ¿cómo recopilar datos y a qué profundidad? La industria está explorando activamente soluciones.

La dificultad de la rigidez: el material debe ser suave

“El cerebro es tan blando como tofu, y las sondas tradicionales de metal o silicio son especialmente duras, lo que al penetrar corta el tejido cerebral a escala micro y, con la respiración, se desplaza, dificultando el seguimiento estable de la señal. Más grave aún, los materiales duros pueden provocar rechazo inmunológico, causando la apoptosis de neuronas en el sitio de implantación y haciendo que las señales claramente medibles desaparezcan finalmente”, dijo un experto a Securities Times.

“El material debe ser suave” se ha convertido en un consenso en la industria. En torno a esto, dos caminos tecnológicos comenzaron a diferenciarse: uno busca nuevos materiales blandos y otro optimiza los materiales principales existentes.

El equipo de Liu Jia eligió desarrollar directamente un nuevo material que sea naturalmente suave y resistente: elastómeros de perfluoro, que son elásticos como caucho y resistentes a la corrosión por líquidos corporales. En 2021, Liu Jia y otros fundaron Axoft, cuyo producto fue reconocido como dispositivo de avance por la FDA. Debido a que el material y el cerebro son ambos elastómeros, no generan desplazamiento relativo durante actividades fisiológicas como la respiración, resolviendo de forma fundamental los problemas de deriva de la aguja y rechazo inmunológico.

Sin embargo, esta no es la única vía. “Actualmente, la mayoría de los electrodos flexibles invasivos líderes en China y en el extranjero, como Neuralink y Jiatie Medical, utilizan materiales de poliamida, logrando ‘flexibilidad física’ mediante la reducción de la rigidez de curvatura”, explicó Liu Xiaojun, responsable del proyecto de interfaz cerebro-máquina en el Instituto de Tecnología y Salud de la Vida del Delta del Río Yangtze de la Universidad de Pekín. Esto es el resultado de décadas de exploración en laboratorio, con buena biocompatibilidad, conductividad y una cadena de suministro madura y de costos controlados.

Pero la poliamida no es la respuesta definitiva. Li Jianfu, director de mercado de Shenzhen Weiling Medical, admitió que la vida útil de las tecnologías maduras actuales es de aproximadamente dos o tres años, y para lograr funciones de por vida, todavía es necesario reemplazar los materiales en el cerebro.

En cuanto a la ruta de poliamida, cada empresa explora en procesos y estructuras. Zhiran Medical desarrolló electrodos flexibles que se pueden estirar, desacoplando la deformación para que puedan seguir los movimientos rítmicos del tejido cerebral. Jiatie Medical fabrica electrodos con un grosor de solo 1 micrómetro, del tamaño de un cabello, con una sección transversal equivalente a una tercera parte de un cabello humano. El equipo de Liu Xiaojun inventó la estructura de “rollo suizo”, enrollando una película flexible bidimensional en forma de aguja, capaz de integrar 1024 canales en una sola aguja, equilibrando la alta capacidad de transmisión y la estabilidad a largo plazo.

Dilema de caminos: “Insertar” versus “Pegar”

Más allá de la disputa por materiales, la diferencia de ruta más fundamental radica en si los electrodos deben “insertarse” o “pegarse” en el cerebro.

“Neuralink utiliza electrodos profundos, que se insertan en la corteza cerebral como un cabello”, señaló Tao Hu, fundador y científico jefe de Brain虎 Technology, a Securities Times. La forma de pegar los electrodos en la superficie de la corteza, que es la opción de Brain虎, consiste en adherir una película delgada en la superficie del cerebro. Los electrodos profundos enfrentan dos grandes problemas: rechazo inmunológico que reduce la señal y riesgo de daño físico por movimiento del electrodo. “Debemos centrarnos en la seguridad del paciente”.

Weiling Medical en Shenzhen va aún más lejos. Su electrodo cortical de alta densidad, de solo 10 micrómetros de grosor, puede adherirse a la superficie irregular de la corteza cerebral como una película delgada. “(Los electrodos ‘insercionales’) después de insertarlos, dejan esa parte de la corteza prácticamente inutilizable. Si el electrodo falla, no se puede reemplazar en el paciente”, enfatizó Li Jianfu. Desde una perspectiva ética, el tratamiento no debe causar daño secundario al paciente, esa es la línea base. Los electrodos que se pegan se pueden retirar con agua salada, sin dañar el tejido cerebral.

Por ello, en la opinión de Li Jianfu, la industria se divide en dos valores: una es la “línea médica”, cuyo objetivo es la remodelación y sustitución de funciones neuronales; la otra, la “línea tecnológica”, que replica la ruta de Neuralink para mostrar controles de cursor cerebrales y control de sillas de ruedas. Aunque reconoce la dificultad técnica, considera que su valor clínico está sobredimensionado.

Pregunta de riesgo: desde la clínica hasta la popularización aún hay un largo camino

“Al menos en el nivel de hardware, la tecnología de materiales de los electrodos nacionales ya ha alcanzado el nivel de frontera internacional”, dijo Liu Xiaojun.

Pero “el último micrómetro” está atrapado en otro lugar.

“El problema central actual es si se puede garantizar la estabilidad a largo plazo de la señal de un solo neurona”, afirmó Liu Xiaojun. La cuestión no es la conductividad del electrodo, sino si, tras implantarse en el cerebro, puede “escuchar” de manera estable y continua la actividad de un solo neurona durante meses o años. “Ya se ha comprobado en animales la estabilidad a largo plazo, pero falta la validación en humanos”.

Esa es una brecha enorme. Los experimentos en animales pueden durar dos años y los datos ser excelentes, pero el microambiente cerebral humano es más complejo, con reacciones inmunológicas y cicatrices gliales que pueden hacer que las señales se vuelvan borrosas con el tiempo. “La dificultad radica en que se requiere una observación prolongada y, en base a los resultados, ajustar materiales, diseño y procedimientos de forma continua”, explicó Liu Xiaojun.

Sobre si la industria está lista para una promoción masiva, los expertos consultados coinciden en que “el momento aún no ha llegado”. La mayoría de los ensayos clínicos en China comenzarán después de 2025. Como dispositivos médicos de clase III de alto riesgo, su validación clínica, aprobación y adopción en masa aún tienen un largo camino por recorrer.

Li Jianfu aclaró especialmente los malentendidos sobre las cirugías. “No es como Elon Musk dice, que hoy se implanta y mañana ya puede saltar y correr”. La adaptación del paciente a un “extraño” en su cuerpo es un proceso extremadamente largo. “Desde la clínica, un año es el mínimo”.

Todos los entrevistados coincidieron en que “su seguridad a largo plazo necesita tiempo para ser comprobada”.

El problema no solo está en los electrodos. “La decodificación neuronal todavía enfrenta una escasez de talento y un ‘isla de datos’”, añadió Tao Hu. Los datos de EEG son escasos y poco abiertos, y las diferencias individuales son enormes. “El hardware es solo la punta del iceberg; debajo del agua hay algoritmos, datos y una colaboración clínica mucho más larga”.

“El tiempo demostrará quién puede y quién no”, concluyó Liu Xiaojun.