脳コンピュータインターフェースの進化：マイクロニードルと柔軟なバックアップ

カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアリング研究者は、柔軟で成形可能なバックアップと、穿刺マイクロニードルを備えた先進的な脳コンピュータインターフェース（BCI）を発明しました。柔軟なバックアップにより、BCIは脳の複雑な曲面に均一に適合することができ、マイクロニードルを均一に配布することができます。

マイクロニードルと柔軟なバックアップ

これらのマイクロニードルは、人間の髪の毛の10分の1の太さで、柔軟なバックアップから出てきます。すると、脳組織の表面に穿刺しますが、表面静脈を穿刺しません。マイクロニードルは、皮質の神経細胞からの信号を記録することができます。

新しいシステムは、ラットでテストされ、研究結果はAdvanced Functional Materialsに掲載されました。

チームは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の電気工学教授シャディ・デイエによって率いられ、ボストン大学の生物医学工学教授アンナ・デボルによって率いられた研究者たちで構成されていました。

システムは、穿刺針を備えた既存のBCIの金標準である「ユタ・アレイ」と同等の性能を示しました。この標準は、脊髄損傷や脳卒中の患者が、思念でロボット肢や他のデバイスを制御できることを実証しています。

新しいBCIの柔軟性と適合性により、脳と電極の間でより密接な接触が実現し、脳活動信号の記録がより良好になります。BCIの構造により、より大きな感知面が可能になり、同時に脳表面のより広い領域を監視することができます。

実験では、1,024本のマイクロニードルで構成される穿刺マイクロニードル・アレイが、ラットの脳から正確な刺激によって引き起こされた信号を成功的に記録することができました。これは、現在の技術と比較して、脳の10倍の面積をカバーすることを意味します。

柔軟なバックアップを備えたBCIは、従来のガラスバックアップを使用するものよりも薄く軽量です。新しいバックアップは、センサーのアレイが接触する脳組織の刺激を減らすことができます。

柔軟なバックアップは透明であるため、研究者は、これを利用して動物モデルを使用した基本的な神経科学研究を行うことができると述べています。

ロボットハンドとタクティル・フィードバック

研究者は、将来的にBCIを改善するために、大規模な空間カバレッジを備えた穿刺マイクロニードル・アレイが必要になることを述べています。これにより、個人がロボットハンドを使用して、閉ループ・システムでタクティル・フィードバックを利用できるようになります。

ロボットハンドのタクティル・センサーは、物体の質感、硬さ、重さを感知することができます。情報を電気的刺激パターンに変換し、体外のBCIに伝達することができます。脳は、これらの電気的信号から直接情報を受け取り、個人が把持を調整することができます。

デイエ・ラボは、すでにこれらのアプリケーションに使用できるさまざまな戦術センサーを発明しています。