शोधकर्ता मस्तिष्क में लचीले इंटरफेस का प्रदर्शन करते हैं

एक नए परियोजना में शोधकर्ताओं की एक टीम ने दिखाया है कि एक अल्ट्राथिन, लचीला न्यूरल इंटरफेस को मस्तिष्क में कैसे लगाया जा सकता है। यह इंटरफेस हजारों इलेक्ट्रोड्स से बना है और छह साल से अधिक समय तक चल सकता है।

परिणाम पिछले महीने विज्ञान अनुवादक चिकित्सा पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। शोधकर्ताओं की टीम में जोनाथन विवेंटी, ड्यूक विश्वविद्यालय में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर; जॉन रोजर्स, नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और न्यूरोलॉजिकल सर्जरी के लुईस सिम्पसन और किम्बर्ली क्वेरी प्रोफेसर; और बिजान पेसरान, एनवाईयू में न्यूरल विज्ञान के प्रोफेसर शामिल हैं।

मस्तिष्क में सेंसर के आसपास की चुनौतियाँ

विवेंटी ने मस्तिष्क में सेंसर को काम करने में कठिनाई के बारे में बात की।

“मस्तिष्क में इन सेंसर को काम करने की कोशिश करना अपने फोल्डेबल, लचीले स्मार्टफोन को महासागर में फेंकने जैसा है और 70 साल तक काम करने की उम्मीद करना,” विवेंटी ने कहा। “लेकिन हम ऐसे उपकरण बना रहे हैं जो बाजार में मौजूद फोन से बहुत पतले और लचीले हैं। यह चुनौती है।”

मस्तिष्क में विदेशी वस्तुओं को पेश करने से जुड़ी कई कठिन चुनौतियाँ हैं। उन्हें एक जंग खाने वाले, नमकीन वातावरण में अस्तित्व में रहने में सक्षम होना चाहिए, और आसपास के ऊतकों और प्रतिरक्षा प्रणाली वस्तु पर हमला करती है।

कठिनाई तब और बढ़ जाती है जब बात इलेक्ट्रिक उपकरणों की होती है। अधिकांश दीर्घकालिक प्रत्यारोपण योग्य उपकरण लेजर-वेल्डेड टाइटेनियम केसिंग के साथ हेर्मेटिक रूप से सील होते हैं।

“ऐसे प्रत्यारोपण के लिए पानी के प्रतिरोधी बुल्क एनक्लोजर बनाना एक इंजीनियरिंग चुनौती का एक स्तर है,” रोजर्स ने कहा। “हम यहां उन सामग्रियों के सफल विकास की रिपोर्ट कर रहे हैं जो समान स्तर के अलगाव प्रदान करती हैं, लेकिन पतली, लचीली झिल्लियों के साथ जो कागज के एक शीट से सौ गुना पतली हैं।”

मानव मस्तिष्क के लेआउट के कारण, स्थान और लचीलापन बहुत महत्वपूर्ण हैं। मानव मस्तिष्क में अरबों न्यूरॉन्स हैं, लेकिन मौजूदा न्यूरल इंटरफेस केवल सौ साइटों का नमूना ले सकते हैं। इस विशिष्ट चुनौती ने शोधकर्ताओं की टीम को नए दृष्टिकोण विकसित करने के लिए प्रेरित किया है।

“आपको इलेक्ट्रॉनिक्स को सेंसर खुद में ले जाने की जरूरत है और स्थानीय बुद्धिमत्ता विकसित करनी होगी जो कई आने वाले संकेतों को संभाल सकती है,” विवेंटी ने कहा। “यही तरीका डिजिटल कैमरों का है। आप दस लाख पिक्सल के बिना दस लाख तारों के साथ हो सकते हैं क्योंकि कई पिक्सल एक ही डेटा चैनल साझा करते हैं।”

शोधकर्ता 25 माइक्रोमीटर मोटे लचीले न्यूरल डिवाइस बनाने में सक्षम थे, जिसमें 360 इलेक्ट्रोड्स शामिल थे।

“हमने पहले कई रणनीतियाँ आजमाईं,” विवेंटी ने कहा। “जितना आवश्यक था उतना पतला पॉलिमर जमा करने से दोष पैदा होते थे जो उन्हें विफल कर देते थे, और मोटे पॉलिमर में आवश्यक लचीलापन नहीं था। लेकिन हम终于 एक रणनीति पर पहुँच गए जो उन सभी को पार कर गई और अब इसे मस्तिष्क में काम करने के लिए बनाया है।”

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सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परत

पत्र यह दिखाता है कि मस्तिष्क के भीतर के वातावरण को कैसे एक माइक्रोमीटर से कम मोटी सिलिकॉन डाइऑक्साइड की परत से नियंत्रित किया जा सकता है, जो थर्मल रूप से विकसित होती है। क्षय की दर 0.46 नैनोमीटर प्रति दिन है, लेकिन छोटी मात्रा शरीर में घुल सकती है और कोई समस्या पैदा नहीं करती है।

शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि उपकरण के भीतर इलेक्ट्रोड कैसे क्षमता संवेदन का उपयोग करके तंत्रिका गतिविधि का पता लगा सकते हैं।

नए विकास इस प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए शुरुआती चरणों में से एक है। टीम अब 1,000 इलेक्ट्रोड्स से 65,000 से अधिक इलेक्ट्रोड्स तक प्रोटोटाइप बढ़ाने पर काम कर रही है।

“हमारा एक लक्ष्य मस्तिष्क के साथ सीधे बातचीत करने वाला एक नया प्रकार का दृश्य प्रोस्थेटिक बनाना है जो क्षतिग्रस्त ऑप्टिक तंत्रिकाओं वाले लोगों के लिए कम से कम कुछ दृष्टि क्षमता बहाल कर सकता है,” विवेंटी ने कहा। “लेकिन हम इन प्रकार के उपकरणों का उपयोग अन्य प्रकार के प्रोस्थेटिक्स को नियंत्रित करने या तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान परियोजनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग कर सकते हैं।”