Inginerii inventează interfața avansată creier-calculator cu microace

Cercetătorii de inginerie de la Universitatea din California – San Diego au inventat o interfață avansată creier-calculator (BCI) constând dintr-un suport flexibil și modelabil, precum și microace penetrante. Suportul flexibil permite BCI să se conformeze mai uniform cu suprafața curbată complexă a creierului. De asemenea, permite BCI să distribuie mai uniform microacele care străpung cortexul. 

Microace și suport flexibil

Aceste microace sunt de 10 ori mai subțiri decât părul uman și ies din suportul flexibil. Apoi pătrund în suprafața țesutului cerebral fără a perfora venule de suprafață. Microneedlerele sunt capabile să înregistreze semnale de la celulele nervoase din cortex.

Noul sistem a fost testat la rozătoare, iar cercetarea a fost publicată în jurnal Materiale funcționale avansate. 

Echipa a fost condusă de profesorul de inginerie electrică Shadi Dayeh de la universitate. De asemenea, a constat din cercetători de la Universitatea din Boston, conduși de profesorul de inginerie biomedicală Anna Devor. 

Sistemul a demonstrat o performanță la egalitate cu standardul de aur existent pentru BCI cu ace penetrante. Denumit „Utah Array”, s-a demonstrat că acest standard ajută persoanele cu leziuni ale măduvei spinării și victimele accidentului vascular cerebral. Ei își pot folosi gândurile pentru a controla membrele robotice și alte dispozitive. 

Flexibilitatea și conformabilitatea noului BCI ajută la obținerea unui contact mai strâns între creier și electrozi, permițând o înregistrare mai bună și mai uniformă a semnalelor de activitate cerebrală. Modul în care este construit BCI permite suprafețe de detectare mai mari, ceea ce îl ajută să monitorizeze o zonă mai mare a suprafeței creierului simultan. 

În experimente, matricea de microace penetrante, constând din 1,024 de microace, a putut înregistra cu succes semnale declanșate de stimuli precisi din creierul șobolanilor. Aceasta înseamnă că acoperă de zece ori suprafața creierului în comparație cu tehnologiile actuale. 

BCI-urile cu spate moale sunt, de asemenea, mai subțiri și mai ușoare decât cele tradiționale, care folosesc suporturi de sticlă. Noul tip de suporturi ar putea reduce iritația țesutului brian care intră în contact cu gama de senzori. 

Suporturile flexibile sunt, de asemenea, transparente, despre care cercetătorii spun că ar putea fi utilizate pentru a efectua cercetări fundamentale în neuroștiință care implică modele animale care altfel ar fi imposibile. 

Mâini robotizate cu feedback tactil

Cercetătorii spun că rețelele de microneedle penetrante cu acoperire spațială mare vor fi necesare pentru a îmbunătăți BCI-urile în viitor și a le permite să fie utilizate în „sisteme cu buclă închisă”. Acest lucru ar putea ajuta persoanele cu mobilitate sever limitată și ar putea permite feedback tactil pentru cineva care folosește o mână robotică. 

Senzorii tactili de pe mâna robotului ar putea detecta textura, duritatea și greutatea unui obiect. Ei ar înregistra informații care ar putea fi traduse în modele de stimulare electrică care călătoresc prin firele din afara corpului până la BCI. Creierul ar primi informații direct de la aceste semnale electrice despre obiect, iar persoana ar putea apoi să-și ajusteze înțelegerea pe baza informațiilor detectate.

Laboratorul Dayeh a inventat deja diverși senzori tactici care ar putea fi utilizați pentru aceste aplicații.