Neurotehnologia, explicată

Ce este neurotehnologia?

Neurotehnologia este ansamblul de dispozitive și metode folosite pentru a măsura, interpreta sau influența activitatea sistemului nervos. OECD Neurotechnology Toolkit (2024), publicat de OCDE, o definește drept „dispozitive și proceduri folosite pentru a accesa, monitoriza, investiga, evalua, manipula și/sau emula structura și funcția sistemelor neurale ale persoanelor fizice” (traducere proprie). În noiembrie 2025, statele membre ale UNESCO au adoptat o Recomandare privind etica neurotehnologiei, primul cadru global al domeniului.

Cuvântul acoperă o gamă largă: un electrod mai fin decât un fir de păr, care ascultă un singur neuron; o cască portabilă care citește ritmurile creierului prin scalp; un stimulator implantat care atenuează tremorul; o interfață creier–computer care transformă activitatea neurală în mișcarea unui cursor; și software-ul care dă sens tuturor acestor semnale. Ceea ce au în comun este o legătură directă între o tehnologie și sistemul nervos.

Principalele tipuri de neurotehnologie

Cea mai mare parte a neurotehnologiilor face unul sau mai multe dintre următoarele patru lucruri.

• Înregistrarea. Măsurarea activității neurale: impulsurile electrice ale neuronilor individuali, activitatea însumată a populațiilor de neuroni sau semnalele chimice și metabolice, mai lente. Electrofiziologia cu microelectrozi este metoda cu cea mai fină rezoluție temporală.
• Stimularea. Furnizarea de energie, de obicei curent electric, pentru a declanșa sau a atenua activitatea neurală. Printre exemplele clinice se numără implanturile cohleare și stimularea cerebrală profundă; în laborator, stimularea este folosită pentru a testa ce face un circuit.
• Interfațarea. O interfață neurală este un dispozitiv care înregistrează din sistemul nervos sau îl stimulează. Raportul iHuman al Royal Society din 2019 descrie interfețele neurale ca dispozitive „implantate în corp sau purtate extern”, „capabile să înregistreze sau să stimuleze activitatea din creier și din sistemul nervos periferic”. O interfață creier–computer (BCI) este o interfață neurală plus calculul care transformă activitatea înregistrată într-o comandă, sau o comandă în stimulare.
• Interpretarea. Procesarea semnalelor, statistica și învățarea automată care transformă măsurătorile brute în ceva cu sens: care neuron a descărcat, ce a intenționat persoana, cum se comportă țesutul. Tot mai des, aici intră și hardware-ul neuromorfic, care procesează semnalele în moduri modelate după sistemul nervos însuși.

Ce așteaptă neuroștiința experimentală de la neurotehnologie

Neuroștiința experimentală este studiul sistemului nervos prin experimente controlate, adesea pe animale, țesuturi sau celule. Progresul ei este legat de instrumentele sale: o întrebare despre cum se coordonează neuronii poate fi pusă numai cu un dispozitiv care înregistrează mulți neuroni deodată, cu precizie de ordinul milisecundelor, fără a schimba ceea ce ar fi făcut oricum.

Această ultimă condiție este cea dificilă. Orice sondă introdusă în creier dislocă țesut, iar leziunea pe care o produce crește odată cu dimensiunea ei. O problemă centrală a ingineriei interfețelor neurale este, prin urmare, să facă electrozii mai mici fără a pierde semnal și să înregistreze de la mai mulți dintre ei fără a multiplica cablajul. Lucrările noastre publicate se situează exact pe această problemă:

• jULIEs: fibre metalice izolate cu sticlă, cu diametrul sub 30 µm, cu vârfuri nanostructurate care coboară impedanța suficient de mult pentru a înregistra și stimula neuroni individuali, testate la șoareci (Journal of Neural Engineering, 2022).
• CHIME: mănunchiuri de astfel de fibre presate direct pe cipuri amplificatoare CMOS produse în serie, astfel încât înregistrarea să poată crește în ritmul industriei cipurilor (Frontiers in Neuroscience, 2020).
• Mănunchiuri de microfire pe cipuri de cameră și de afișaj: până la 8.640 de fire pe un singur cip, înregistrând din retină și de la șoareci treji, în alergare (Science Advances, 2020, cu colaboratori de la Stanford).

Fiecare dintre acestea este neurotehnologie experimentală: recenzată inter pares, demonstrată pe animale de laborator și nu un dispozitiv clinic. Pagina noastră de tehnologie etichetează fiecare platformă cu stadiul dovezilor sale.

Ce este neurotehnologia cancerului?

Neuroștiința cancerului este studiul modului în care cancerele și sistemul nervos interacționează. În ultimul deceniu, ea a arătat că gliomele, cele mai frecvente tumori cerebrale primare maligne, formează conexiuni cu neuronii și răspund la activitatea neurală (Venkatesh et al., Nature, 2019; trecute în revistă de Mancusi & Monje, Nature, 2023, și Winkler et al., Cell, 2023).

Folosim termenul neurotehnologia cancerului pentru a desemna aplicarea neurotehnologiei la această interacțiune: măsurarea stării electrice și fizico-chimice a țesutului viu de-a lungul graniței dintre o tumoră cerebrală și creierul din jurul ei, cu interfețe neurale, electrochimie, impedanță, spectroscopie și analiză computațională. Scopul este să aflăm ce măsurători sunt reproductibile, cum se raportează unele la altele semnalele din domenii fizice diferite și dacă, împreună, ele adaugă informații utile imagisticii și patologiei moleculare. Acesta este un program de cercetare activ; nu oferă încă un instrument de diagnostic sau chirurgical. Pagina noastră de cercetare prezintă cele cinci direcții de investigație.

Neurotehnologia translațională

Neurotehnologia translațională este munca de a transforma o metodă de laborator în ceva ce poate fi folosit în mod fiabil într-un context clinic sau comercial. Este mai lentă decât sugerează titlurile din presă. Între un experiment publicat și un instrument clinic se află validarea analitică, dovezile preclinice, studiile de utilizabilitate și de flux de lucru, managementul calității, aprobarea reglementară, studiile clinice și comparația cu practica actuală. Un brevet acordat, precum cele două enumerate pe pagina noastră de brevete, consemnează că o invenție a fost dezvăluită și examinată pentru noutate; nu este o dovadă că invenția funcționează la oameni.

BCI neuromorfic

Calculul neuromorfic folosește hardware a cărui organizare este modelată după sistemele nervoase: multe unități simple care lucrează în paralel, comunicând prin evenimente rare în loc de un ceas central, adesea cu memoria și procesarea în același loc. O interfață creier–computer neuromorfică ar procesa semnalele neurale într-un astfel de hardware, aproape de electrozi, în loc să transmită fiecare eșantion brut către un computer convențional. Avantajele potențiale sunt un consum mai mic de energie, o latență mai mică și mai puține date de transferat. Dacă aceste avantaje sunt reale pentru o sarcină dată trebuie măsurat în raport cu o referință convențională. Pentru acest laborator este o direcție de cercetare, nu o platformă construită.

Lecturi suplimentare

• OECD. OECD Neurotechnology Toolkit (2024) și pagina tematică a OCDE despre neurotehnologie.
• UNESCO. Recomandarea privind etica neurotehnologiei, adoptată de Conferința Generală în noiembrie 2025.
• The Royal Society. iHuman: Blurring lines between mind and machine (2019).
• Mancusi R, Monje M. The neuroscience of cancer. Nature, 2023.
• Winkler F, et al. Cancer neuroscience: state of the field, emerging directions. Cell, 2023.

Acestea sunt publicații independente care ne informează activitatea; nu sunt lucrări proprii ale laboratorului.