Chip cerebral ultrafino com 65 mil eletrodos transmite pensamentos em tempo real e reescreve o futuro da medicina

Um implante cerebral fino como papel, capaz de transmitir sinais neurais sem fio a velocidades sem precedentes, acaba de ser apresentado ao mundo científico por uma colaboração entre a Universidade Columbia, a Universidade Stanford, a Universidade da Pensilvânia e o Hospital NewYork-Presbyterian. O dispositivo, batizado de Biological Interface System to Cortex (BISC), foi detalhado em estudo publicado em dezembro de 2025 na revista Nature Electronics e promete redefinir o tratamento de epilepsia, paralisia, ALS, lesões medulares e cegueira.

O coração do sistema é um único chip de silício fabricado com apenas 50 micrômetros de espessura — tão delgado que, nas palavras dos próprios engenheiros, desliza para o espaço entre o cérebro e o crânio ‘como um pedaço de papel molhado’. Com volume total de apenas 3 mm³, o implante ocupa menos de um milésimo do espaço de um sistema convencional de interface cérebro-computador.

O professor de engenharia elétrica da Universidade Columbia Ken Shepard, um dos autores seniores do estudo e líder do trabalho de engenharia, explica o salto qualitativo com precisão cirúrgica. ‘A maioria dos sistemas implantáveis é construída em torno de um recipiente de eletrônicos que ocupa volumes enormes dentro do corpo’, disse Shepard. ‘Nosso implante é um único chip de circuito integrado tão fino que pode deslizar para o espaço entre o cérebro e o crânio, repousando sobre o cérebro como um pedaço de papel molhado.’

O chip integra 65.536 eletrodos, 1.024 canais de gravação e 16.384 canais de estimulação, tudo numa arquitetura de micro-eletrocorticografia (µECoG). Além disso, o sistema incorpora um transceptor de rádio, circuito de energia sem fio, eletrônica de controle digital e os componentes analógicos necessários tanto para registrar quanto para estimular a atividade cerebral — tudo em um único chip produzido com a tecnologia CMOS da fabricante taiwanesa TSMC.

A velocidade de transmissão de dados é o que verdadeiramente separa o BISC de qualquer tecnologia anterior nesse campo. O elo sem fio entre o implante e a estação de retransmissão externa opera a 100 Mbps — uma taxa de transferência pelo menos 100 vezes superior à de qualquer interface cérebro-computador wireless disponível atualmente, com a estação de retransmissão funcionando como um dispositivo Wi-Fi padrão 802.11 para conectar o implante a qualquer computador externo.

Andreas S. Tolias, professor do Instituto Ocular Byers da Universidade Stanford e co-diretor fundador do Projeto Enigma, atuou como co-autor sênior e correspondente do estudo. ‘O BISC transforma a superfície cortical em um portal eficaz, entregando comunicação de alta largura de banda e minimamente invasiva de leitura e escrita com IA e dispositivos externos’, afirmou Tolias. ‘Sua escalabilidade de chip único abre caminho para neuropróteses adaptativas e interfaces cérebro-IA para tratar muitos transtornos neuropsiquiátricos, como a epilepsia.’

O principal colaborador clínico do projeto foi o Dr. Brett Youngerman, professor assistente de cirurgia neurológica da Universidade Columbia e neurocirurgião do NewYork-Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center. Youngerman, Shepard e a neurologista especialista em epilepsia do NewYork-Presbyterian, Dra. Catherine Schevon, já garantiram uma verba dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH) especificamente para usar o BISC no tratamento de epilepsia resistente a medicamentos.

‘A chave para dispositivos eficazes de interface cérebro-computador é maximizar o fluxo de informações de e para o cérebro, tornando o dispositivo o mais minimamente invasivo possível em sua implantação cirúrgica’, declarou Youngerman. ‘O BISC supera a tecnologia anterior em ambas as frentes.’

A fabricação do chip utilizou a tecnologia Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) de 0,13 micrômetros da TSMC, que combina três tecnologias semicondutoras em um único chip para produzir circuitos integrados de sinal misto. Essa abordagem permite que lógica digital, funções analógicas de alta corrente e alta tensão, e dispositivos de potência operem juntos com eficiência — algo essencial para o desempenho do BISC e que, por seguir os métodos padrão da indústria de semicondutores, torna o chip adequado para produção em larga escala.

O avanço clínico já saiu do laboratório. Estudos intraoperatórios de curto prazo em pacientes humanos estão em andamento, e os procedimentos cirúrgicos desenvolvidos pela equipe permitem que o implante seja inserido por uma incisão minimamente invasiva no crânio e deslizado diretamente sobre a superfície do cérebro no espaço subdural.

Segundo Youngerman, a forma ultrafina e a ausência de eletrodos que penetram no tecido cerebral minimizam a reatividade tecidual e a degradação do sinal ao longo do tempo — um dos maiores obstáculos históricos para a longevidade dos BCIs. Esse detalhe técnico não é trivial: a durabilidade do implante dentro do organismo humano é o calcanhar de Aquiles que derrubou gerações anteriores de dispositivos semelhantes antes mesmo de chegarem à prática clínica.

O trabalho pré-clínico extensivo nos córtices motor e visual foi conduzido com a participação do Dr. Bijan Pesaran, professor de neurocirurgia da Universidade da Pensilvânia e líder reconhecido em neurociência computacional e de sistemas. ‘A extrema miniaturização do BISC é muito empolgante como plataforma para novas gerações de tecnologias implantáveis que também fazem interface com o cérebro por outras modalidades, como luz e som’, disse Pesaran.

O projeto foi financiado pelo programa de Design de Sistemas de Engenharia Neural da DARPA — a agência de projetos avançados de defesa dos EUA — e, segundo revelou o portal ScienceDaily, reúne a expertise em microeletrônica de Columbia, os programas avançados de neurociência de Stanford e Penn, e as capacidades cirúrgicas do NewYork-Presbyterian. O financiamento pela DARPA, vale notar, revela o interesse estratégico-militar americano em interfaces neurais — uma dimensão raramente mencionada nos comunicados entusiasmados das universidades envolvidas.

Para levar a tecnologia à prática, pesquisadores de Columbia e Stanford fundaram a startup Kampto Neurotech, criada pelo engenheiro elétrico formado em Columbia, Dr. Nanyu Zeng, um dos engenheiros líderes do projeto. A empresa está produzindo versões do chip prontas para pesquisa e trabalhando para garantir financiamento que prepare o sistema para uso em pacientes humanos.

‘Esta é uma forma fundamentalmente diferente de construir dispositivos BCI’, disse Zeng. ‘O BISC tem capacidades tecnológicas que superam as dos dispositivos concorrentes em muitas ordens de magnitude.’

O horizonte aberto pelo BISC não se limita à medicina restaurativa. À medida que a inteligência artificial avança, as interfaces cérebro-computador ganham impulso tanto para restaurar capacidades perdidas em pessoas com distúrbios neurológicos quanto para potenciais aplicações futuras que ampliem a função normal por meio de comunicação direta entre cérebro e computador.

‘Ao combinar gravação neural de ultra-alta resolução com operação totalmente sem fio, e parear isso com algoritmos avançados de decodificação e estimulação, estamos caminhando para um futuro onde o cérebro e os sistemas de IA podem interagir de forma contínua — não apenas para pesquisa, mas para o benefício humano’, concluiu Shepard. O que resta saber é quem, afinal, controlará esse canal privilegiado entre a mente humana e as máquinas — e se o ‘benefício humano’ prometido chegará com a mesma velocidade dos 100 Mbps que atravessam o chip.