Mühendisler mikroiğnelerle gelişmiş bir beyin-bilgisayar arayüzü icat etti

Kaliforniya Üniversitesi San Diego kampüsündeki mühendislik araştırmacıları, esnek ve şekillendirilebilir bir destek tabakası ile dokuya giren mikroiğnelerden oluşan gelişmiş bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) icat etti. Esnek destek tabakası, BCI’nin beynin karmaşık ve kıvrımlı yüzeyine daha eşit biçimde uyum sağlamasına olanak tanıyor. Ayrıca kortekse giren mikroiğnelerin daha eşit dağılmasını sağlıyor.

Mikroiğneler ve esnek destek tabakası

İnsan saçından 10 kat daha ince olan mikroiğneler, esnek destek tabakasından dışarı uzanıyor. Ardından yüzeydeki küçük toplardamarları delmeden beyin dokusunun yüzeyine giriyor. Bu mikroiğneler korteksteki sinir hücrelerinden gelen sinyalleri kaydedebiliyor.

Yeni sistem kemirgenlerde test edildi ve araştırma Advanced Functional Materials dergisinde yayımlandı.

Ekibe üniversitenin elektrik mühendisliği profesörü Shadi Dayeh liderlik etti. Ekipte ayrıca Boston Üniversitesi’nden, biyomedikal mühendisliği profesörü Anna Devor’un liderliğindeki araştırmacılar da yer aldı.

Sistem, dokuya giren iğneler kullanan BCI’ler için mevcut referans standardıyla aynı düzeyde performans gösterdi. Utah Array adı verilen bu standardın, omurilik yaralanması olan kişilere ve inme geçirmiş bireylere yardımcı olduğu gösterildi. Bu kişiler düşüncelerini kullanarak robotik uzuvları ve diğer cihazları kontrol edebiliyor.

Yeni BCI’nin esnekliği ve yüzeye uyum sağlayabilmesi, beyin ile elektrotlar arasında daha yakın temas kurulmasına yardımcı oluyor. Böylece beyin etkinliği sinyalleri daha iyi ve daha eşit biçimde kaydedilebiliyor. BCI’nin yapısı daha büyük algılama yüzeylerine olanak tanıyarak beyin yüzeyinin daha geniş bir bölümünün aynı anda izlenmesini sağlıyor.

Deneylerde, dokuya giren 1.024 mikroiğneden oluşan dizi, sıçanların beyninden hassas uyaranlarla tetiklenen sinyalleri başarıyla kaydetti. Bu, mevcut teknolojilere kıyasla beynin 10 kat daha geniş bir alanını kapsadığı anlamına geliyor.

Yumuşak destek tabakasına sahip BCI’ler, cam destek kullanan geleneksel BCI’lerden daha ince ve daha hafif. Yeni destek tabakaları, sensör dizisiyle temas eden beyin dokusundaki tahrişi azaltabilir.

Esnek destek tabakaları aynı zamanda şeffaf. Araştırmacılara göre bu özellik, hayvan modelleriyle başka türlü mümkün olmayacak temel sinirbilim araştırmalarının yapılmasında kullanılabilir.

Dokunsal geri bildirim sunan robotik eller

Araştırmacılar, gelecekte BCI’leri geliştirmek ve kapalı döngü sistemlerinde kullanılmalarını sağlamak için geniş bir alanı kapsayan, dokuya giren mikroiğne dizilerine ihtiyaç duyulacağını söylüyor. Bu yaklaşım, hareket yetisi ciddi ölçüde kısıtlı kişilere yardımcı olabilir ve robotik el kullanan birine dokunsal geri bildirim sağlayabilir.

Robotik eldeki dokunsal sensörler, bir nesnenin dokusunu, sertliğini ve ağırlığını algılayabilir. Kaydettikleri bilgiler elektriksel uyarım örüntülerine dönüştürülerek vücut dışındaki kablolar üzerinden BCI’ye iletilebilir. Beyin, nesne hakkındaki bilgileri doğrudan bu elektriksel sinyallerden alabilir; kişi de algıladığı bilgilere göre tutuşunu ayarlayabilir.

Dayeh laboratuvarı, bu uygulamalarda kullanılabilecek çeşitli dokunsal sensörleri zaten icat etmiş durumda.