Nová metoda by mohla vést k elektronickým protézám ovládaným myšlenkami

Současné neuronové implantáty jsou schopny zaznamenat obrovské množství neuronové aktivity, které je pak přenášeno prostřednictvím vodičů do počítače. Vědci se snažili vyvinout bezdrátové rozhraní mozek-počítač, aby dokončili tuto akci, ale to vyžaduje velké množství energie. Kvůli této vysoké spotřebě energie je generováno příliš mnoho tepla, což činí implantáty nebezpečnými pro pacienty.

Nyní studie z Stanfordu cílí na řešení tohoto problému. Vědci na univerzitě neustále pracují na technologii, která by mohla vést k tomu, že pacienti s paralýzou znovu získávali kontrolu nad svými končetinami. Konkrétně se zaměřují na technologii, která by umožnila těmto pacientům ovládat protézy a interagovat s počítači pomocí svých myšlenek.

Rozhraní mozek-počítač

Чтобы dosáhnout tohoto cíle, tým se zaměřil na zlepšení rozhraní mozek-počítač, které je zařízení implantované na povrchu pacientovy mozkovny, přímo pod lebkou. Implantát spojuje lidský nervový systém s elektronickým zařízením, které by mohlo pomoci obnovit motorickou kontrolu u jedince, který utrpěl poranění míchy nebo neurologické onemocnění.

Současné zařízení zaznamenává velké množství neuronové aktivity a přenáší ji prostřednictvím vodičů do počítače, a když vědci snaží vytvořit bezdrátová rozhraní mozek-počítač, je generováno příliš mnoho tepla.

Tým elektroinženýrů a neurovědců, včetně Krishna Shenoy, PhD, a Borise Murmanna, PhD, a neurochirurga a neurovědce Jaimie Hendersona, MD, prokázal možný způsob, jak dosáhnout bezdrátového zařízení, které je schopno shromažďovat a přenášet přesné neuronové signály, a to při použití desetiny energie požadované současnými systémy.

Navrhovaná bezdrátová zařízení by mohla vypadat přirozeněji než zařízení s vodiči, a pacienti by měli větší rozsah pohybu.

Přístup byl popsán аспиранtem Nir Even-Chenem a postdoktorandem Dantem Muratorem, PhD, v článku publikovaném v Nature Biomedical Engineering.

Oddělení neuronových signálů

Neurovědci byli schopni identifikovat specifické neuronové signály, které jsou vyžadovány pro ovládání protetické zařízení. Zařízení by mohlo být cokoliv, od robotické paže po počítačový kurzor.

Elektroinženýři pak vytvořili obvod, který by vedl k bezdrátovému rozhraní mozek-počítač, schopnému zpracovat a přenášet identifikované neuronové signály. Oddělením signálů byla vyžadována nižší spotřeba energie, což činilo zařízení bezpečnými pro implantaci na povrchu mozkovny.

Tým otestoval svůj přístup pomocí shromážděných neuronových dat ze tří nelidských primátů a jednoho lidského účastníka. V klinické studii subjekty prováděly pohybové úkoly, jako je umístění kurzoru na počítačový obrazovku. Poté zaznamenali měření a tým byl schopen určit, že zaznamenáním podmnožiny akci-specifických mozkových signálů by mohl být ovládán pohyb jedince bezdrátovým rozhraním.

Hlavním rozdílem mezi tímto zařízením a zařízením s vodiči je oddělení, přičemž zařízení s vodiči shromažďuje mozkové signály ve velkém množství.

Tým výzkumníků nyní postaví implantát na základě nové metody a návrhu.