นักวิจัยแสดงให้เห็นถึงอินเทอร์เฟซสมองแบบยืดหยุ่น

โครงการใหม่ที่นำโดยทีมนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าอินเทอร์เฟซสมองแบบยืดหยุ่นที่มีความบางสามารถถูกฝังเข้าไปในสมองได้ อินเทอร์เฟซนี้ประกอบด้วยอิเล็กโทรดหลายพันและสามารถใช้งานได้มากกว่า 6 ปี

ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเดือนที่แล้วใน tạp chí Science Translational Medicine ทีมนักวิจัยประกอบด้วย Jonathan Viventi ผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์ tại Duke University; John Rogers ศาสตราจารย์สาขาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมชีวการแพทย์ และศัลยกรรมประสาทที่ Northwestern University; และ Bijan Pesaran ศาสตราจารย์สาขาวิทยาศาสตร์ประสาทที่ NYU

ความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ในสมอง

Viventi พูดถึงความยากในการทำให้เซ็นเซอร์ทำงานในสมอง

“การพยายามทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานในสมองเหมือนกับการโยนโทรศัพท์มือถือที่ยืดหยุ่นลงในมหาสมุทรและคาดหวังให้มันทำงานได้ 70 ปี” Viventi กล่าว “แต่เรากำลังสร้างอุปกรณ์ที่มีความบางและยืดหยุ่นมากกว่าโทรศัพท์ที่มีอยู่ในตลาดปัจจุบัน นั่นคือความท้าทาย”

มีความท้าทายที่ยากมากเมื่อพยายามนำวัตถุแปลกปลอมเข้าไปในสมอง มันต้องสามารถอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนและเค็ม และเนื้อเยื่อและระบบภูมิคุ้มกันตอบสนองต่อวัตถุ

ความยากเพิ่มขึ้นเมื่อพูดถึงอุปกรณ์ไฟฟ้า อุปกรณ์ที่สามารถฝังได้ในระยะยาวส่วนใหญ่จะถูกปิดผนึกด้วยกระเป๋าสตางค์ที่มีการเชื่อมต่อด้วยเลเซอร์

“การสร้างหีบที่มีการปิดผนึกและความแข็งแรงสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้เป็นความท้าทายทางวิศวกรรมระดับหนึ่ง” Rogers กล่าว “เรารายงานถึงความสำเร็จในการพัฒนาวัสดุที่ให้ระดับการปิดผนึกที่คล้ายกัน แต่มีความบางและยืดหยุ่นมากกว่า 100 เท่าของกระดาษ”

เนื่องจากการวางแผนของสมองมนุษย์ พื้นที่และความยืดหยุ่นจึงมีความสำคัญมาก สมองมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ประสาทหลายพันล้าน แต่อินเทอร์เฟซประสาทที่มีอยู่สามารถตัวอย่างได้เพียง 100 จุดเท่านั้น ความท้าทายนี้ทำให้ทีมนักวิจัยพัฒนาวิธีการใหม่

“คุณต้องย้ายอิเล็กทรอนิกส์ไปที่เซ็นเซอร์เองและพัฒนาความฉลาดที่สามารถจัดการสัญญาณที่เข้ามาหลายสัญญาณ” Viventi กล่าว “นี่คือวิธีการทำงานของกล้องดิจิตอล คุณสามารถมีหลายล้านพิกเซลโดยไม่ต้องมีสายหลายล้านเส้นเพราะพิกเซลหลายพิกเซลใช้ช่องสัญญาณเดียวกัน”

นักวิจัยสามารถสร้างอุปกรณ์ประสาทที่ยืดหยุ่นได้ โดยมีความหนา 25 ไมโครเมตร และประกอบด้วยอิเล็กโทรด 360

“เราลองใช้กลยุทธ์ต่างๆ ก่อนที่จะพบวิธีการที่ใช้ได้ผล” Viventi กล่าว “เราพบวิธีการที่สามารถใช้ได้ยาวนานและตอนนี้เราก็สามารถทำให้มันทำงานได้ในสมองแล้ว”

https://www.youtube.com/watch?time_continue=41&v=4tOP97aokOU&feature=emb_title

ชั้นของซิลิกอนไดออกไซด์

บทความนี้แสดงให้เห็นว่าชั้นของซิลิกอนไดออกไซด์ที่มีความหนาน้อยกว่า 1 ไมโครเมตร ซึ่งเติบโตทางความร้อน สามารถช่วยควบคุมสภาพแวดล้อมภายในสมองได้ อัตราการเสื่อมสภาพคือ 0.46 นาโนเมตรต่อวัน แต่ปริมาณที่เล็กน้อยสามารถละลายเข้ากับร่างกายได้โดยไม่ทำให้เกิดปัญหา

นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าอิเล็กโทรดภายในอุปกรณ์สามารถใช้การตรวจจับแบบคาปาซิตีฟเพื่อตรวจจับการทำงานของประสาท

การพัฒนานี้เป็นเพียงขั้นตอนแรกในการพัฒนเทคโนโลยีนี้ ทีมนักวิจัยกำลังทำงานในการเพิ่มจำนวนอิเล็กโทรดจาก 1,000 เป็น 65,000

“หนึ่งในเป้าหมายของเราคือการสร้างอินเทอร์เฟซประสาทที่สามารถสื่อสารกับสมองโดยตรงและสามารถฟื้นฟูการมองเห็นบางส่วนสำหรับผู้ที่มีเส้นประสาทตาเสียหาย” Viventi กล่าว “แต่เรายังสามารถใช้อุปกรณ์เหล่านี้เพื่อควบคุมอุปกรณ์ปลูกถ่ายอื่นๆ หรือในโครงการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์หลายโครงการ”