ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）は、いつの日か脳や脊髄の損傷を持つ人々の移動やコミュニケーションを支援する可能性のある新しい支援機器です。 BCIシステムは、脳内の電気信号を記録し、それらの信号を使用してコンピューターやロボット補綴物などの外部デバイスを駆動する埋め込み型センサーに依存しています。
現在のほとんどのBCIシステムは、XNUMXつまたはXNUMXつのセンサーを使用して、最大数百のニューロンをサンプリングしますが、神経科学者は、はるかに大きな脳細胞グループからデータを収集できるシステムに関心を持っています。
現在、研究者チームは、将来のBCIシステムの新しい概念に向けて重要な一歩を踏み出しました。これは、それぞれが一粒の塩の大きさの独立したワイヤレスマイクロスケールニューラルセンサーの調整されたネットワークを使用して、脳を記録および刺激するものです。アクティビティ。 「ニューログレイン」と呼ばれるセンサーは、ニューロンの発火によって生成された電気パルスを独立して記録し、信号を調整して処理する中央ハブにワイヤレスで信号を送信します。
その結果は、いつの日か前例のない詳細で脳信号の記録を可能にし、脳がどのように機能するかについての新しい洞察と脳または脊髄損傷を持つ人々のための新しい治療法につながるシステムへの一歩であると研究者は言います。
ブレイン・コンピューター・インターフェースの分野における大きな課題のXNUMXつは、脳内のできるだけ多くのポイントを調査する方法を設計することです。 これまで、ほとんどのBCIはモノリシックデバイスであり、針の小さなベッドのようなものでした。 私たちのチームのアイデアは、そのモノリスを大脳皮質全体に分散できる小さなセンサーに分割することでした。 それが私たちがここで示すことができたものです。
ブラウン、ベイラー大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校、クアルコムの専門家を含むチームは、約XNUMX年前にシステムの開発作業を開始しました。 最初の部分では、神経信号の検出、増幅、および小さなシリコンニューログレインチップへの送信に関連する複雑な電子機器を縮小する必要がありました。 チームは最初にコンピューター上で電子機器を設計およびシミュレーションし、運用チップを開発するためにいくつかの製造を繰り返しました。
XNUMX番目の課題は、これらの小さなチップから信号を受信する体外通信ハブの開発でした。 このデバイスは、頭蓋骨の外側の頭皮に取り付けられる、親指のプリントとほぼ同じサイズの薄いパッチです。 これは、ミニチュア携帯電話タワーのように機能し、ネットワークプロトコルを使用して、それぞれが独自のネットワークアドレスを持つニューログレインからの信号を調整します。 パッチはまた、最小限の電力を使用して動作するように設計されたニューログレインにワイヤレスで電力を供給します。
この新しい研究の目標は、システムが生きている脳、この場合は齧歯動物の脳からの神経信号を記録できることを実証することでした。 チームは、脳の外層である動物の大脳皮質に48個の神経粒を配置し、自発的な脳活動に関連する特徴的な神経信号を記録することに成功しました。
チームはまた、脳を刺激するだけでなく、脳から記録するデバイスの能力をテストしました。 刺激は、神経活動を活性化できる小さな電気パルスで行われます。 刺激は神経記録を調整する同じハブによって駆動され、いつの日か病気や怪我で失われた脳機能を回復させることができると研究者たちは期待している。
動物の脳のサイズにより、この研究ではチームは48のニューログレインに制限されましたが、データは、システムの現在の構成が最大770をサポートできることを示唆しています。最終的に、チームは数千のニューログレインにスケールアップすることを想定しています。現在達成できない脳活動の画像。
システムはメガビット/秒の速度でワイヤレス電力伝送とネットワーキングを同時に要求するため、これは困難な取り組みでした。これは、非常に厳しいシリコン領域と電力の制約の下で達成する必要があります。
それを完了するためにやるべきことはもっとたくさんあります 現実ですが、研究者たちは、この研究がその方向への重要な一歩を表していると述べました。
研究者チームは、最終的には、脳に対する新しい科学的洞察と、壊滅的な傷害の影響を受けた人々を助けることができる新しい治療法を提供するシステムを開発できることを望んでいます。
ELEタイムズニュース
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