Инженеры изобретают передовой интерфейс мозг-компьютер с микроиглами

Исследователи-инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего изобрели передовой интерфейс мозг-компьютер (ИМК), состоящий из гибкой и формовочной основы, а также проникающих микроигл. Гибкая основа позволяет ИМК более равномерно соответствовать сложной изогнутой поверхности мозга. Она также позволяет ИМК более равномерно распределять микроиглы, которые проникают в кору.

Микроиглы и гибкая основа

Эти микроиглы в 10 раз тоньше человеческих волос и выходят из гибкой основы. Затем они проникают в поверхность мозговой ткани без прокола поверхностных вен. Микроиглы способны записывать сигналы от нервных клеток в коре.

Новая система была протестирована на грызунах, и исследования были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Команду возглавлял профессор электротехники Шади Дайех из университета. В нее также входили исследователи из Бостонского университета под руководством профессора биомедицинской инженерии Анны Девор.

Система продемонстрировала производительность на уровне существующего золотого стандарта для ИМК с проникающими иглами. Называемый “Ютской массив”, этот стандарт был показан для помощи людям с травмами спинного мозга и пострадавшим от инсульта. Они могут использовать свои мысли для управления роботизированными конечностями и другими устройствами.

Гибкость и соответствие новому ИМК помогают достичь более близкого контакта между мозгом и электродами, что позволяет лучше и более равномерно записывать сигналы мозговой активности. Способ, которым построен ИМК, позволяет иметь большие поверхности датчиков, что помогает ему контролировать большую область поверхности мозга одновременно.

В экспериментах массив проникающих микроигл, состоящий из 1024 микроигл, смог успешно записать сигналы, вызванные точными стимулами из мозга крыс. Это означает, что он покрывает в 10 раз большую область мозга по сравнению с текущими технологиями.

Мягкие основы ИМК также тоньше и легче, чем традиционные, которые используют стеклянные основы. Новый тип основ может уменьшить раздражение мозговой ткани, которое возникает при контакте с массивом датчиков.

Гибкие основы также прозрачны, что, по мнению исследователей, может быть использовано для проведения фундаментальных научных исследований с использованием животных моделей, которые в противном случае были бы невозможны.

Роботические руки с тактильной обратной связью

Исследователи говорят, что проникающие микроиглы с большой пространственной покрываемостью будут необходимы для улучшения ИМК в будущем и позволят использовать их в “замкнутых системах”. Это может помочь людям с сильно ограниченной подвижностью и может обеспечить тактильную обратную связь для человека, использующего роботизированную руку.

Тактильные датчики на роботизированной руке могут обнаруживать текстуру, твердость и вес объекта. Они будут записывать информацию, которая может быть переведена в закономерности электрической стимуляции, которые проходят через провода вне тела к ИМК. Мозг будет получать информацию напрямую от этих электрических сигналов об объекте, и человек сможет затем регулировать свою хватку на основе полученной информации.

Лаборатория Дайех уже изобрела различные тактильные датчики, которые могут быть использованы для этих применений.