O abordare nouă ar putea duce la proteze electronice controlate de gânduri

Implanturile neurale actuale sunt capabile să înregistreze cantități masive de activitate neurală, care este apoi transmisă prin fire la un computer. Cercetătorii au încercat să dezvolte interfețe creier-computer fără fir pentru a completa această acțiune, dar acest lucru necesită o cantitate mare de putere. Din cauza acestei cantități mari de putere, se generează prea multă căldură, ceea ce face implanturile nesigure pentru pacienți.

Acum, o nouă studiu realizat la Stanford își propune să rezolve această problemă. Cercetătorii de la universitate au lucrat constant la tehnologia care ar putea duce la pacienții cu paralizie să-și recapete controlul asupra membrelor. În special, ei au vizat tehnologia care ar permite acestor pacienți să controleze proteze și să interacționeze cu computerele folosind gândurile lor.

Interfață creier-computer

Pentru a realiza acest lucru, echipa s-a concentrat pe îmbunătățirea unei interfețe creier-computer, care este un dispozitiv implantat pe suprafața creierului unui pacient, imediat sub craniu. Implantul conectează sistemul nervos uman la un dispozitiv electronic, care ar putea ajuta la restabilirea controlului motor la o persoană care a suferit o leziune a măduvei spinării sau o afecțiune neurologică.

Dispozitivele actuale înregistrează cantități mari de activitate neurală și o transmit prin fire la un computer, și atunci când cercetătorii încearcă să creeze interfețe creier-computer fără fir, atunci se generează prea multă căldură.

Echipa de ingineri electrici și neuroștiințifici, inclusiv Krishna Shenoy, PhD, și Boris Murmann, PhD, și neurochirurg și neuroștiințific Jaimie Henderson, MD, au demonstrat o posibilă modalitate de a obține un dispozitiv fără fir care să poată colecta și transmite semnale neurale precise, folosind doar a zecea parte din puterea necesară de sistemele actuale.

Dispozitivele fără fir sugerate ar părea mai naturale decât cele cu fire, și pacienții ar avea o gamă mai mare de mișcare.

Abordarea a fost detaliată de studentul absolvent Nir Even-Chen și de cercetătorul postdoctoral Dante Muratore, PhD, într-un articol publicat în Nature Biomedical Engineering.

Isolarea semnalelor neurale

Neuroștiințificii au reușit să identifice semnale neurale specifice care erau necesare pentru a controla un dispozitiv protetic. Dispozitivul putea fi orice, de la un braț robotic la un cursor de computer.

Inginerii electrici au creat apoi circuitele care ar fi condus la o interfață creier-computer fără fir capabilă să proceseze și să transmită semnalele neurale identificate. Prin izolarea semnalelor, a fost necesară o putere mai mică, ceea ce a făcut dispozitivele sigure pentru a fi implantate pe suprafața creierului.

Echipa a testat abordarea lor folosind date neuronale colectate de la trei primati non-umani și un participant uman. În trialul clinic, subiecții au efectuat sarcini de mișcare, cum ar fi poziționarea unui cursor pe un ecran de computer. Ei au înregistrat apoi măsurători, și echipa a putut determina că, prin înregistrarea unui subset de semnale creier-specifice, mișcarea unei persoane putea fi controlată de o interfață fără fir.

Principalul factor de separare între acest dispozitiv și dispozitivul cu fir este izolarea, dispozitivul cu fir colectând semnale creier în masă.

Echipa de cercetători va construi acum un implant pe baza noii abordări și design.