Breinmasjien-koppelvlak
Navorsers maak deurbraak in brein-rekenaarkoppelvlaktegnologie
BrainGate navorsers het onlangs 'n groot deurbraak gemaak op die gebied van brein-rekenaar-koppelvlakke (BCI's) nadat deelnemers aan kliniese proef met tetraplegie die gebruik van 'n intrakortikale draadlose BCI met 'n eksterne draadlose sender getoon het. Dit was die eerste keer dat so 'n stelsel gebruik is, en dit is in staat om breinseine teen enkel-neuronresolusie oor te dra.
Die navorsing is gepubliseer in IEEE Transaksies op Biomediese Ingenieurswese verlede maand.
Die stelsel stuur ook in volle breëbandgetrouheid en hoef nie die gebruiker fisies aan 'n dekoderingstelsel vas te maak nie. In plaas van die tradisionele kabels, maak die stelsel staat op 'n 2-duim-sender wat net meer as 1.5 onse weeg. Hierdie eenheid word bo-op 'n gebruiker se kop geplaas, en dit verbind aan 'n elektrode-skikking wat in die brein se motoriese korteks is, en dit doen dit deur dieselfde poort wat die bedrade stelsels gebruik.
Die studie het twee deelnemers aan die kliniese proef betrek wat verlamming het, en hulle het die BrainGate-stelsel met 'n draadlose sender gebruik. Deur die draadlose sender kon hulle op 'n standaard tabletrekenaar wys, klik en tik.
Die studie het getoon dat die draadlose stelsel in staat is om seine met dieselfde getrouheid as bedrade stelsels oor te dra.
John Simeral is 'n assistent-professor in ingenieurswese aan die Brown Universiteit. Hy is hoofskrywer van die studie en 'n lid van die BrainGate-navorsingskonsortium.
"Ons het getoon dat hierdie draadlose stelsel funksioneel gelykstaande is aan die bedrade stelsels wat jare lank die goue standaard in BCI-werkverrigting is," het Simeral gesê. “Die seine word opgeneem en met toepaslike soortgelyke getrouheid oorgedra, wat beteken dat ons dieselfde dekoderingsalgoritmes kan gebruik wat ons met bedrade toerusting gebruik het. Die enigste verskil is dat mense nie meer fisies aan ons toerusting gekoppel hoef te wees nie, wat nuwe moontlikhede oopmaak in terme van hoe die stelsel gebruik kan word.”
Volgens die navorsers bring die nuwe deurbraak ons nader aan 'n ten volle inplantbare intrakortikale sisteem wat beseerde individue die hervermoë kan bied om te beweeg. Die nuwe ontwikkeling is die eerste toestel wat die volle spektrum van seine wat deur 'n intrakortikale sensor aangeteken is, oordra.
Die studie se resultate
Die verhoor het 'n 35-jarige man en 'n 63-jarige man betrek wat albei aan rugmurgbeserings ly. Hulle kon die stelsel tuis gebruik in plaas van die laboratorium weens die gebrek aan kabels, en hulle kon dit ook vir tot 24 uur gebruik. Hierdie lang tydperk het die navorsers in staat gestel om langdurige data in te samel.
Leigh Hochberg is 'n ingenieursprofessor by Brown en 'n navorser by Brown se Carney Institute for Brain Science. Hochberg het die BrainGate-kliniese proef gelei.
"Ons wil verstaan hoe neurale seine met verloop van tyd ontwikkel," het Hochberg gesê. “Met hierdie stelsel kan ons na breinaktiwiteit, tuis, oor lang tydperke kyk op 'n manier wat voorheen amper onmoontlik was. Dit sal ons help om dekoderingsalgoritmes te ontwerp wat voorsiening maak vir die naatlose, intuïtiewe, betroubare herstel van kommunikasie en mobiliteit vir mense met verlamming.”
BrainGate-konsortium
Die BrainGate-konsortium is 'n interdissiplinêre groep navorsers van Brown-, Stanford- en Case Western Reserve-universiteite. Dit behels ook individue van die Providence Veterans Affairs Medical Center en Massachusetts General Hospital.
Die span het in 2012 navorsing gepubliseer wat gedemonstreer het hoe deelnemers aan kliniese proefnemings vir die eerste keer multidimensionele robotprostetika kan gebruik deur 'n BCI te gebruik. Sedertdien het die groep die stelsel voortdurend verfyn en nuwe deurbrake behaal.
Sharlene Flesher is mede-outeur en vorige nadoktorale genoot by Stanford. Flesher werk nou as 'n hardeware-ingenieur by Apple.
"Die evolusie van intrakortikale BCI's van 'n draadkabel om eerder 'n miniatuur draadlose sender te gebruik, is 'n groot stap in die rigting van funksionele gebruik van ten volle ingeplante, hoëwerkverrigting neurale koppelvlakke," het Flesher gesê. "Aangesien die veld op pad is na die vermindering van uitgesaaide bandwydte terwyl die akkuraatheid van hulptoestelbeheer behoue bly, kan hierdie studie een van min wees wat die volle breedte van kortikale seine vir lang tydperke vasvang, insluitend tydens praktiese BCI-gebruik."
Die BrainGate-span kon voortgaan om deur die COVID-19-pandemie te werk, aangesien die toestel draadloos is en sonder 'n tegnikus tuis gebruik kan word.
Hochberg is ook 'n kritiekesorgneuroloog by die Massachusetts General Hospital en direkteur van die VA Rehabilitation Research and Development Centre for Neurorestoration and Neurotechnology.
“In Maart 2020 het dit duidelik geword dat ons nie ons navorsingsdeelnemers se huise sal kan besoek nie,” het Hochberg gesê. “Maar deur versorgers op te lei hoe om die draadlose verbinding te vestig, kon 'n proefdeelnemer die BCI gebruik sonder dat lede van ons span fisies daar was. Ons kon dus nie net met ons navorsing voortgaan nie, maar hierdie tegnologie het ons toegelaat om voort te gaan met die volle bandwydte en getrouheid wat ons voorheen gehad het.”
Volgens Simeral, "Verskeie maatskappye het wonderlik die BCI-veld betree, en sommige het reeds menslike gebruik van draadlose stelsels met 'n lae bandwydte gedemonstreer, insluitend sommige wat ten volle ingeplant is. In hierdie verslag is ons opgewonde oor die gebruik van 'n hoëbandwydte draadlose stelsel wat die wetenskaplike en kliniese vermoëns vir toekomstige stelsels bevorder."
