Инженеры изобретают передовой интерфейс мозг-компьютер с микроиглами

Исследователи-инженеры из Университета Калифорнии – Сан-Диего изобрели передовой интерфейс мозг-компьютер (ИМК) с гибкой и формоустойчивой основой, а также с проникающими микроиглами. 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 человеческого волоса и выходят из гибкой основы. Затем они проникают в поверхность мозговой ткани без прокола поверхностных венул. 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 в университете. В нее также входили исследователи из Университета Бостона под руководством профессора биомедицинской инженерии Анны Девор.
Система продемонстрировала производительность на уровне существующего золотого стандарта для ИМК с проникающими иглами. Называемый “Утах-Аррей”, этот стандарт был показан для помощи людям с травмами спинного мозга и жертвам инсульта. Они могут использовать свои мысли для управления роботизированными конечностями и другими устройствами.
Гибкость и соответствие новой ИМК помогают достичь более близкого контакта между мозгом и электродами, что обеспечивает лучшую и более равномерную запись сигналов мозговой активности. Способ, которым построена ИМК, позволяет создавать более крупные поверхности датчиков, что помогает ей контролировать более крупную область поверхности мозга одновременно.
В экспериментах проникающая микроигла, состоящая из 1024 микроигл, смогла успешно записать сигналы, вызванные точными стимулами от мозга крыс. Это означает, что она покрывает в 10 раз больше области 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 нейробиологических исследований с использованием моделей животных, которые в противном случае были бы невозможны.

Роботизированные руки с тактильной обратной связью

Исследователи говорят, что проникающие микроиглы с большой пространственной покровностью 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 электрические стимуляционные закономерности, которые передаются по проводам вне тела к ИМК. Мозг будет получать информацию напрямую от этих электрических сигналов об объекте, и человек сможет затем скорректировать свою хватку на основе обнаруженной информации.
Лаборатория Дайех уже изобрела различные тактильные датчики, которые могут быть использованы для этих применений.