Controlar robots con la mente
Suena a ciencia-ficción: ponerse una cinta o diadema flexible en la cabeza y controlar a través de ella a un robot con la mente.
Un nuevo diseño de sensor integrado en una diadema elástica azul se ha utilizado para controlar de forma inalámbrica un robot cuadrúpedo utilizando solo ondas cerebrales. / Adaptada de ACS Applied Nano Materials, 2023, DOI: 10.1021/acsanm.2c05546. CC BY-NC-ND
Pero ahora, una investigación reciente ha dado un paso adelante para convertir en realidad cotidiana esa escena. Mediante el diseño de una estructura especial con patrones en 3D que no depende de los pegajosos geles conductores que se han venido utilizando tradicionalmente en los dispositivos aparatosos que permiten controlar robots con la mente, unos científicos han creado sensores “secos” que pueden medir la actividad eléctrica del cerebro, incluso entre el pelo y sin que importen las protuberancias y curvas de la cabeza.
Los neurólogos monitorizan las señales eléctricas del cerebro con la electroencefalografía (EEG), en la que típicamente se colocan electrodos en la superficie de la cabeza. La EEG ayuda a diagnosticar trastornos neurológicos, pero también puede incorporarse a interfaces cerebro-máquina, que utilizan las ondas cerebrales para controlar un dispositivo externo, como una prótesis, un robot o incluso un videojuego. La mayoría de las versiones no invasivas implican el uso de sensores “húmedos”, que se adhieren en la cabeza con un gel pegajoso que puede irritar el cuero cabelludo y, a veces, provocar reacciones alérgicas.
Una alternativa es la de los sensores “secos”, que no requieren geles, pero hasta ahora ninguno ha funcionado tan bien como la variedad húmeda. Aunque nanomateriales como el grafeno podrían ser una opción adecuada, su naturaleza plana y con otros rasgos problemáticos los hace incompatibles con las curvas irregulares de la cabeza humana, sobre todo durante largos periodos.
Teniendo en cuenta todo esto, un equipo de la Universidad Tecnológica de Sídney en Australia, que incluye a Francesca Iacopi y a Shaikh Nayeem Faisal, se propuso crear un sensor 3D basado en grafeno policristalino que pudiera monitorizar con precisión la actividad cerebral sin dejar pegajosa la cabeza.
El equipo creó varias estructuras 3D recubiertas de grafeno con diferentes formas y patrones, cada una de ellas de unos 10 micrómetros de grosor.
De las formas probadas, un patrón hexagonal fue el que mejor funcionó en la superficie curvilínea y vellosa de la región occipital, el punto de la cabeza donde se encuentra la corteza visual del cerebro.
El equipo incorporó ocho de estos sensores a una cinta o diadema elástica que los sujetaba contra la parte posterior de la cabeza. Cuando se combinaban con unos auriculares de realidad aumentada que mostraban señales visuales, los electrodos podían detectar qué señal se estaba viendo y, a continuación, trabajar con un ordenador para interpretar las señales en órdenes que controlaban el movimiento de un robot cuadrúpedo, dejando completamente libres las manos de la persona.
Iacopi y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica ACS Applied Nano Materials, bajo el título “Noninvasive Sensors for Brain−Machine Interfaces Based on Micropatterned Epitaxial Graphene”.
