Brain-computer interfaces (BCI) adalah perangkat bantu yang muncul yang suatu hari nanti dapat membantu orang dengan cedera otak atau tulang belakang untuk bergerak atau berkomunikasi. Sistem BCI bergantung pada sensor implan yang merekam sinyal listrik di otak dan menggunakan sinyal tersebut untuk menggerakkan perangkat eksternal seperti komputer atau prosthetics robot.
Sebagian besar sistem BCI saat ini menggunakan satu atau dua sensor untuk mengambil sampel hingga beberapa ratus neuron, tetapi ahli saraf tertarik pada sistem yang mampu mengumpulkan data dari kelompok sel otak yang jauh lebih besar.
Sekarang, tim peneliti telah mengambil langkah kunci menuju konsep baru untuk sistem BCI masa depan — yang menggunakan jaringan terkoordinasi dari sensor saraf skala mikro nirkabel independen, masing-masing seukuran sebutir garam, untuk merekam dan merangsang otak aktivitas. Sensor, dijuluki "neurograin," secara independen merekam pulsa listrik yang dibuat dengan menembakkan neuron dan mengirim sinyal secara nirkabel ke hub pusat, yang mengoordinasikan dan memproses sinyal.
Hasilnya, kata para peneliti, merupakan langkah menuju sistem yang suatu hari nanti dapat memungkinkan perekaman sinyal otak dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya, yang mengarah ke wawasan baru tentang cara kerja otak dan terapi baru untuk orang dengan cedera otak atau tulang belakang.
Salah satu tantangan besar di bidang antarmuka otak-komputer adalah cara-cara rekayasa untuk menyelidiki sebanyak mungkin titik di otak. Hingga saat ini, sebagian besar BCI adalah perangkat monolitik—sedikit seperti tempat tidur jarum kecil. Ide tim kami adalah memecah monolit itu menjadi sensor kecil yang dapat didistribusikan ke seluruh korteks serebral. Itu yang bisa kami tunjukkan di sini.
Tim, yang terdiri dari para ahli dari Brown, Baylor University, University of California di San Diego dan Qualcomm, mulai mengembangkan sistem sekitar empat tahun lalu. Bagian pertama membutuhkan penyusutan elektronik kompleks yang terlibat dalam mendeteksi, memperkuat, dan mentransmisikan sinyal saraf ke dalam chip neurograin silikon kecil. Tim pertama kali merancang dan mensimulasikan elektronik di komputer, dan melalui beberapa iterasi fabrikasi untuk mengembangkan chip operasional.
Tantangan kedua adalah mengembangkan hub komunikasi eksternal tubuh yang menerima sinyal dari chip kecil itu. Perangkat itu adalah tambalan tipis, seukuran sidik jari, yang menempel pada kulit kepala di luar tengkorak. Ia bekerja seperti menara telepon seluler mini, menggunakan protokol jaringan untuk mengoordinasikan sinyal dari neurograin, yang masing-masing memiliki alamat jaringannya sendiri. Tambalan ini juga memasok daya secara nirkabel ke neurograin, yang dirancang untuk beroperasi menggunakan listrik dalam jumlah minimal.
Tujuan dari studi baru ini adalah untuk menunjukkan bahwa sistem dapat merekam sinyal saraf dari otak yang hidup—dalam hal ini, otak hewan pengerat. Tim menempatkan 48 neurograin pada korteks serebral hewan, lapisan luar otak, dan berhasil merekam sinyal saraf karakteristik yang terkait dengan aktivitas otak spontan.
Tim juga menguji kemampuan perangkat untuk merangsang otak serta merekamnya. Stimulasi dilakukan dengan pulsa listrik kecil yang dapat mengaktifkan aktivitas saraf. Stimulasi didorong oleh hub yang sama yang mengoordinasikan perekaman saraf dan suatu hari nanti dapat memulihkan fungsi otak yang hilang karena penyakit atau cedera, para peneliti berharap.
Ukuran otak hewan membatasi tim hingga 48 neurograin untuk penelitian ini, tetapi data menunjukkan bahwa konfigurasi sistem saat ini dapat mendukung hingga 770. Pada akhirnya, tim membayangkan penskalaan hingga ribuan neurograin, yang akan memberikan gambaran aktivitas otak yang saat ini tidak dapat dicapai.
Itu adalah upaya yang menantang, karena sistem menuntut transfer daya nirkabel dan jaringan secara simultan pada tingkat mega-bit-per-detik, dan ini harus dicapai di bawah area silikon yang sangat ketat dan batasan daya.
Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk menyempurnakannya sistem kenyataan, tetapi para peneliti mengatakan penelitian ini merupakan langkah kunci ke arah itu.
Tim peneliti berharap bahwa mereka pada akhirnya dapat mengembangkan sistem yang memberikan wawasan ilmiah baru ke dalam otak dan terapi baru yang dapat membantu orang yang terkena cedera parah.
Berita ELE Times
ELE Times menyediakan liputan global yang luas mengenai Elektronika, Teknologi, dan Pasar. Selain menyediakan artikel mendalam, ELE Times menarik khalayak industri terbesar, berkualitas, dan sangat terlibat, yang menghargai konten kami yang tepat waktu, relevan, dan format populer. ELE Times membantu Anda membangun pengalaman, mengarahkan lalu lintas, mengomunikasikan kontribusi Anda kepada audiens yang tepat, menghasilkan prospek, dan memasarkan produk Anda dengan baik.
-
Berita ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimes'Pesaing Utama' Baru dalam Matriks PEAK Grup Everest untuk Layanan Transformasi Aplikasi
-
Berita ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimes73% Organisasi India Berharap untuk Mengalami Pelanggaran Catatan Pelanggan di Tahun Depan
-
Berita ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesAksi Semikonduktor Penjualan Melonjak ke 29.2% Tahun ke Tahun di bulan Juni
-
Berita ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesMeitYStartup Hub Bermitra dengan India Accelerator untuk Mempromosikan Startup Berbasis Teknologi