엔지니어가 개발한 마이크로 니들과 유연한 백킹을 갖춘 고급 뇌-컴퓨터 인터페이스

캘리포니아 대학교 샌디에고의 엔지니어링 연구자들은 유연한 백킹과 마이크로 니들로 구성된 고급 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 개발했습니다. 유연한 백킹은 BCI가 뇌의 복잡한 곡면에 더均일하게 부착될 수 있도록 해줍니다. 또한 백킹은 코르텍스에 마이크로 니들을 더 균일하게 분포시킬 수 있습니다.

마이크로 니들과 유연한 백킹

이 마이크로 니들은 인간의 머리카락보다 10배 얇고, 유연한 백킹에서 나옵니다. 그들은 뇌 조직의 표면에 침투하지만, 표면 정맥을 뚫지 않습니다. 마이크로 니들은 코르텍스의 신경 세포에서 신호를 기록할 수 있습니다.

새로운 시스템은 설치류에서 테스트되었으며, 연구는 Advanced Functional Materials 저널에 발표되었습니다.

팀은 캘리포니아 대학교 샌디에고의 전기 공학 교수인 Shadi Dayeh가 이끌었으며, 보스턴 대학교의 생물 의학 공학 교수인 Anna Devor가 이끄는 연구자들이 참여했습니다.

시스템은 이미 존재하는 금속 표준인 “유타 어레이”와 비슷한 성능을 보여주었습니다. 이는 척수 손상과 중풍 환자들에게 도움이 되었습니다. 그들은 생각을 통해 로봇 팔과 다른 기기를 제어할 수 있습니다.

새로운 BCI의 유연성과 부착성은 뇌와 전극 사이의 더 가까운 접촉을 가능하게 해주어, 뇌 활동 신호를 더 잘 기록할 수 있습니다. BCI의 구조는 더 큰 감지 표면을 허용하여, 더 큰 뇌 표면 영역을 동시에 감시할 수 있습니다.

실험에서, 1,024개의 마이크로 니들이 구성된 침투 마이크로 니들 어레이는 쥐의 뇌에서 정확한 자극에 의해 트리거되는 신호를 성공적으로 기록할 수 있었습니다. 이는 현재 기술보다 10배 더 큰 뇌 영역을 커버합니다.

유연한 백킹을 가진 BCI는 전통적인 유리 백킹을 사용하는 것보다 더 얇고 가볍습니다. 새로운 백킹은 센서 어레이와 접촉하는 뇌 조직의 자극을 줄일 수 있습니다.

유연한 백킹은 투명하기 때문에, 연구자들은 이것을 이용하여 동물 모델을 사용하는 기본적인 신경과학 연구를 수행할 수 있습니다.

로봇 손과 촉각 피드백

연구자들은 미래에 BCI를 개선하고, 닫힌 루프 시스템에서 사용하기 위해서는 더 큰 공간적 범위를 가진 침투 마이크로 니들 어레이가 필요하다고 말합니다. 이것은 심각하게 제한된 이동성을 가진 개인들에게 도움이 될 수 있으며, 로봇 손의 촉각 피드백을 가능하게 할 수 있습니다.

로봇 손의 촉각 센서는 물체의 질감, 경도, 무게를 감지할 수 있습니다. 그들은 물체에 대한 정보를 전기자극 패턴으로 변환하여, 바디 외부의 와이어를 통해 BCI로 전송할 수 있습니다. 뇌는 이 전기 신호로부터 물체에 대한 정보를 직접 받을 수 있으며, 사람은 감지된 정보에 따라 그들의握을 조정할 수 있습니다.

Dayeh 연구실은 이미 이러한 응용 프로그램에 사용할 수 있는 다양한 전술 센서를 발명했습니다.