Inženýři vynalezli pokročilý mozek-počítačový rozhraní s mikrojehlami

Výzkumníci z University of California – San Diego vynalezli pokročilé mozek-počítačové rozhraní (BCI) složené z flexibilního a tvarovatelného podkladu a pronikajících mikrojehel. Flexibilní podklad umožňuje BCI lépe se přizpůsobit komplexnímu zakřivenému povrchu mozku. Také umožňuje BCI rovnoměrněji rozložit mikrojehly, které pronikají do kůry.

Mikrojehly a flexibilní podklad

Tyto mikrojehly jsou 10krát tenčí než lidské vlasy a vycházejí z flexibilního podkladu. Poté pronikají do povrchu mozkové tkáně bez proniknutí do povrchových žil. Mikrojehly jsou schopny zaznamenat signály z nervových buněk v kůře.

Nový systém byl testován na krysách a výzkum byl zveřejněn v časopise Advanced Functional Materials.

Tým byl veden elektrotechnickým profesorem Shadi Dayehem na univerzitě. Skládal se také z výzkumníků z Boston University vedených biomedicínským inženýrským profesorem Annou Devor.

Systém prokázal výkon srovnatelný se stávajícím zlatým standardem pro BCI s pronikajícími jehlami. Takzvaný „Utah Array“ byl prokázán jako pomocný pro lidi se zraněními míchy a oběťmi mozkové mrtvice. Mohou použít své myšlenky ke kontrole robotických končetin a dalších zařízení.

Flexibilita a přizpůsobivost BCI umožňuje dosáhnout bližšího kontaktu mezi mozkem a elektrodami, umožňující lepší a rovnoměrnější záznam signálů mozkové aktivity. Způsob, jakým je BCI konstruován, umožňuje větší senzorické povrchy, které pomáhají monitorovat větší oblast mozkové povrchu současně.

V experimentech mohla pronikající mikrojehlová pole o velikosti 1 024 mikrojehel úspěšně zaznamenat signály vyvolané přesnými stimuly z mozků krys. To znamená, že pokrývá desetkrát větší oblast mozku ve srovnání se současnými technologiemi.

Měkké podklady BCI jsou také tenčí a lehčí než tradiční, které používají skleněné podklady. Nový typ podkladů by mohl snížit dráždění mozkové tkáně, které přichází do kontaktu s polem senzorů.

Flexibilní podklady jsou také průhledné, což podle výzkumníků mohlo být využito k provedení základního neurovědního výzkumu zahrnujícího animální modely, které by jinak byly nemožné.

Robotické ruce s hmatovým přenosem

Výzkumníci říkají, že pronikající mikrojehlová pole s velkou prostorovou pokrytí budou vyžadována ke zlepšení BCI v budoucnu a umožní je používat v „uzavřených systémech“. To by mohlo pomoci lidem se značně omezenou mobilitou a mohlo by umožnit hmatový přenos pro někoho, kdo používá robotickou ruku.

Hmatové senzory na robotické ruce by mohly cítit texturu, tvrdost a hmotnost předmětu. Zaznamenaly by informace, které by mohly být přeloženy do elektrických stimulačních vzorců, které by prošly dráty vně těla do BCI. Mozek by přímo přijímal informace z těchto elektrických signálů o předmětu a osoba by poté mohla upravit svůj úchop na základě vnímaných informací.

Dayehova laboratoř již vynalezla různé taktické senzory, které by mohly být použity pro tyto aplikace.