Интерфейсы мозг-компьютер (BCI) - это новые вспомогательные устройства, которые однажды могут помочь людям с травмами головного или спинного мозга двигаться или общаться. Системы BCI зависят от имплантируемых датчиков, которые записывают электрические сигналы в мозг и используют эти сигналы для управления внешними устройствами, такими как компьютеры или роботизированные протезы.
Большинство современных систем BCI используют один или два сенсора для отбора до нескольких сотен нейронов, но нейробиологов интересуют системы, которые могут собирать данные из гораздо более крупных групп клеток мозга.
Теперь группа исследователей сделала ключевой шаг в направлении новой концепции будущей системы BCI - такой, которая использует скоординированную сеть независимых беспроводных нейронных датчиков микромасштаба, каждый размером с крупицу соли, для записи и стимуляции мозга. деятельность. Датчики, получившие название «нейрогранулы», независимо записывают электрические импульсы, производимые возбужденными нейронами, и отправляют сигналы по беспроводной сети в центральный концентратор, который координирует и обрабатывает сигналы.
По словам исследователей, полученные результаты являются шагом к созданию системы, которая однажды сможет обеспечить запись сигналов мозга с беспрецедентной детализацией, что приведет к новому пониманию того, как работает мозг, и новым методам лечения людей с травмами головного или спинного мозга.
Одна из серьезных проблем в области интерфейсов мозг-компьютер - разработка способов исследования как можно большего количества точек в мозге. До сих пор большинство BCI были монолитными устройствами - чем-то вроде маленьких игольных кроватей. Идея нашей команды заключалась в том, чтобы разбить этот монолит на крошечные сенсоры, которые можно было бы распределить по коре головного мозга. Это то, что мы смогли здесь продемонстрировать.
Команда, в которую входят специалисты из Брауна, Университета Бейлора, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Qualcomm, начала работу по разработке системы около четырех лет назад. Первая часть потребовала уменьшить сложную электронику, участвующую в обнаружении, усилении и передаче нейронных сигналов в крошечные кремниевые микросхемы нейрозерна. Команда сначала спроектировала и смоделировала электронику на компьютере и прошла несколько производственных итераций для разработки рабочих микросхем.
Вторая задача заключалась в разработке узла связи между телом и внешним телом, который принимает сигналы от этих крошечных микросхем. Устройство представляет собой тонкий пластырь размером с отпечаток большого пальца, который прикрепляется к коже черепа за пределами черепа. Он работает как миниатюрная вышка сотового телефона, используя сетевой протокол для координации сигналов от нейрогранул, каждое из которых имеет свой собственный сетевой адрес. Патч также подает питание по беспроводной сети на нейрогранулы, которые рассчитаны на работу с минимальным потреблением электроэнергии.
Целью этого нового исследования было продемонстрировать, что система может записывать нейронные сигналы от живого мозга - в данном случае мозга грызуна. Команда разместила 48 нейрозерен в коре головного мозга животного, внешнем слое мозга, и успешно записала характерные нейронные сигналы, связанные со спонтанной активностью мозга.
Команда также проверила способность устройств стимулировать мозг, а также записывать с него данные. Стимуляция осуществляется крошечными электрическими импульсами, которые могут активировать нервную активность. Исследователи надеются, что стимуляция управляется тем же центром, который координирует нейронную запись и может однажды восстановить функцию мозга, утраченную из-за болезни или травмы.
Размер мозга животного ограничил команду 48 нейрогранулами для этого исследования, но данные показывают, что текущая конфигурация системы может поддерживать до 770. В конечном итоге команда предполагает масштабирование до многих тысяч нейрогенеринов, что обеспечит в настоящее время недостижимая картина мозговой деятельности.
Это было непростое мероприятие, поскольку система требует одновременной беспроводной передачи энергии и сетевого взаимодействия со скоростью мегабит в секунду, а это должно быть выполнено в условиях чрезвычайно жесткой области кремния и ограничений по мощности.
Еще предстоит проделать большую работу, чтобы завершить это система реальность, но исследователи заявили, что это исследование представляет собой ключевой шаг в этом направлении.
Команда исследователей надеется, что в конечном итоге им удастся разработать систему, которая предоставит новые научные знания о мозге и новые методы лечения, которые могут помочь людям, пострадавшим от разрушительных травм.
Новости ELE Times
ELE Times обеспечивает обширное освещение вопросов электроники по всему миру. Технологиии Рынок. Помимо предоставления подробных статей, ELE Times привлекает самую большую, квалифицированную и активно заинтересованную аудиторию в отрасли, которая ценит наш своевременный, актуальный контент и популярные форматы. ELE Times помогает вам накапливать опыт, привлекать трафик, сообщать о своем вкладе нужной аудитории, привлекать потенциальных клиентов и выгодно продвигать свои продукты.
-
Новости ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesНовый «главный претендент» в Everest Group PEAK Matrix для сервисов преобразования приложений
-
Новости ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimes73% индийских организаций ожидают нарушения рекордов клиентов в следующем году
-
Новости ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesГлобальный Полупроводниковое В июне продажи подскочили на 29.2% в годовом исчислении
-
Новости ELE Timeshttps://www.eletimes.com/author/eletimesMeitYStartup Hub сотрудничает с India Accelerator для продвижения технологических стартапов