Μηχανικοί Εφευρίσκουν Προηγμένο Δίαυλο Εγκεφάλου-Υπολογιστή Με Μικροβελόνες

Ερευνητές μηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας – Σαν Ντιέγκο έχουν εφεύρει ένα προηγμένο δίαυλο εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) που αποτελείται από một ευέλικτο και μορφοποιήσιμο υποβάθρο, καθώς και διεισδύουσες μικροβελόνες. Το ευέλικτο υποβάθρο επιτρέπει στο BCI να προσαρμόζεται πιο ομοιόμορφα στην περίπλοκη κυρτή επιφάνεια του εγκεφάλου. Επίσης, επιτρέπει στο BCI να διανέμει πιο ομοιόμορφα τις μικροβελόνες που διεισδύουν στον φλοιό.

Μικροβελόνες και Ευέλικτο Υποβάθρο

Αυτές οι μικροβελόνες είναι 10 φορές λεπτότερες από τα ανθρώπινα μαλλιά και βγαίνουν από το ευέλικτο υποβάθρο. Στη συνέχεια, διεισδύουν στην επιφάνεια του εγκεφαλικού ιστού χωρίς να διαπερνούν τις επιφανειακές φλέβες. Οι μικροβελόνες μπορούν να καταγράψουν σήματα από νευρικές κυτταρές στον φλοιό.
Το νέο σύστημα δοκιμάστηκε σε ροδέντα και η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Functional Materials.
Η ομάδα ηγετούνταν από τον καθηγητή ηλεκτρικής μηχανικής Shadi Dayeh στο πανεπιστήμιο. Αποτελούνταν επίσης από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Βοστώνη υπό την ηγεσία του καθηγητή βιοϊατρικής μηχανικής Anna Devor.
Το σύστημα απέδειξε απόδοση ισοδύναμη με το υπάρχον χρυσό πρότυπο για BCI με διεισδύουσες βελόνες. Αυτό ονομάζεται “Utah Array” και έχει αποδειχθεί ότι βοηθά άτομα με τραυματισμούς στο νωτιαίο μυελό και θύματα εγκεφαλικού. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις σκέψεις τους για να ελέγξουν ρομποτικά άκρα και άλλα συσκευές.
Η ευελιξία και η προσαρμογή του νέου BCI βοηθούν στην επίτευξη στενότερης επαφής μεταξύ του εγκεφάλου και των ηλεκτροδίων, επιτρέποντας καλύτερη και πιο ομοιόμορφη καταγραφή των σημάτων δραστηριότητας του εγκεφάλου. Ο τρόπος με τον οποίο κατασκευάζεται το BCI επιτρέπει μεγαλύτερες επιφάνειες αισθήματος, οι οποίες βοηθούν στην παρακολούθηση μεγαλύτερου τμήματος της επιφάνειας του εγκεφάλου ταυτόχρονα.
Στις πειραματικές δοκιμές, το διεισδύον σύστημα μικροβελόνων που αποτελούνταν από 1.024 μικροβελόνες μπορούσε επιτυχώς να καταγράψει σήματα που προκλήθηκαν από ακριβείς ερεθισμούς από τους εγκεφάλους των αρουραίων. Αυτό σημαίνει ότι καλύπτει δέκα φορές την περιοχή του εγκεφάλου σε σύγκριση με τις τρέχουσες τεχνολογίες.
Τα μαλακά υποβάθρα BCI είναι επίσης λεπτότερα και ελαφρύτερα από τα παραδοσιακά, τα οποία χρησιμοποιούν γυάλινα υποβάθρα. Το νέο είδος υποβαθρών θα μπορούσε να μειώσει την ερεθιστική δράση του εγκεφαλικού ιστού που έρχεται σε επαφή με το πλέγμα των αισθητήρων.
Τα ευέλικτα υποβάθρα είναι επίσης διαφανή, τα οποία οι ερευνητές λένε ότι θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για τη διεξαγωγή θεμελιώδους ερευνάς νευροεπιστημών που αφορούν ζωικά μοντέλα που θα ήταν αλλιώς αδύνατα.

Ρομποτικά Χέρια Με Taktilijke Ανατροφοδότηση

Οι ερευνητές λένε ότι διεισδύουσες μικροβελόνες με μεγάλη χωρική κάλυψη θα απαιτούνται για να βελτιώσουν τα BCI στο μέλλον και να τα κάνουν να χρησιμοποιούνται σε “κλειστά συστήματα”. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει άτομα με σοβαρά περιορισμένη κινητικότητα και θα μπορούσε να επιτρέψει την τακتیλη ανατροφοδότηση για κάποιον που χρησιμοποιεί ένα ρομποτικό χέρι.
Αισθητήρες Taktilijke στο ρομποτικό χέρι θα μπορούσαν να αισθανθούν την υφή, τη σκληρότητα και το βάρος του αντικειμένου. Θα κατέγραφαν πληροφορίες που θα μπορούσαν να μεταφραστούν σε πρότυπα ηλεκτρικής διέγερσης που διανέμονται μέσω καλωδίων έξω από το σώμα στο BCI. Ο εγκέφαλος θα λάμβανε πληροφορίες απευθείας από αυτά τα ηλεκτρικά σήματα σχετικά με το αντικείμενο και ο άνθρωπος θα μπορούσε στη συνέχεια να điều chỉnh την πρέσας του με βάση τις αισθηθείσες πληροφορίες.
Το εργαστήριο Dayeh έχει ήδη εφεύρει διάφορους αισθητήρες Taktilijke που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για αυτές τις εφαρμογές.