Інженери винайшли вдосконалений інтерфейс мозку-комп’ютера з мікроіглами

Дослідники-інженери з Університету Каліфорнії – Сан-Дієго винайшли вдосконалений інтерфейс мозку-комп’ютера (ІМК), який складається з гнучкої та формувальної основи, а також проникаючих мікроіголок. Гнучка основа дозволяє ІМК більш рівномірно відповідати складній кривій поверхні мозку. Вона також дозволяє ІМК більш рівномірно розподіляти мікроіголи, які проникають у кору.

Мікроігли та Гнучка Основа

Ці мікроігли в 10 разів тонші за людське волосся та виходять з гнучкої основи. Вони проникають у поверхню мозкової тканини без проколювання поверхневих вен. Мікроігли能够 реєструвати сигнали від нервових клітин у корі.

Нова система була протестована на гризунах, а дослідження було опубліковано в журналі Advanced Functional Materials. 

Команду очолював професор електротехніки Шаді Даєх з університету. До неї також входили дослідники з Бостонського університету на чолі з професором біомедичної інженерії Анною Девор.

Система продемонструвала результати на рівні існуючого золотого стандарту для ІМК з проникаючими іголками. Цей стандарт, який називається “Ютський масив”, був показаний для допомоги людям з травмами спинного мозку та постраждалим від інсульту. Вони можуть використовувати свої думки для контролю роботизованих кінцівок та інших пристроїв.

Гнучкість та відповідність ІМК допомагають досягти ближчого контакту між мозком та електродами, забезпечуючи кращу та більш рівномірну реєстрацію сигналів мозкової діяльності. Спосіб, яким конструкція ІМК, дозволяє створювати більші чутливі поверхні, які допомагають моніторити більшу площу поверхні мозку одночасно.

У експериментах масив проникаючих мікроіголок, який складається з 1024 мікроіголок, успішно реєстрував сигнали, викликані точними стимулами з мозку щурів. Це означає, що він покриває площу в 10 разів більшу, ніж сучасні технології.

Гнучкозадні ІМК також тонші та легші, ніж традиційні, які використовують скляні основи. Новий тип основ може зменшити подразнення мозкової тканини, яке виникає при контакті з масивом сенсорів.

Гнучкі основи також прозорі, що, на думку дослідників, може бути використано для проведення фундаментальних нейронаукових досліджень з використанням моделей тварин, які інакше були б неможливі.

Роботизовані Руки З Тактильною Зворотньою Зв’яззю

Дослідники стверджують, що проникаючі масиви мікроіголок з великою просторовою покриттям будуть необхідні для вдосконалення ІМК у майбутньому та для їх використання у “замкнутих системах”. Це може допомогти людям з сильно обмеженою рухливістю та забезпечити тактильну зворотню зв’язь для людини, яка використовує роботизовану руку.

Тактильні сенсори на роботизованій руці можуть відчувати текстуру, твердість та вагу об’єкта. Вони реєструють інформацію, яку можна перекласти у електричні стимуляційні узори, які проходять через дроти зовні тіла до ІМК. Мозок отримує інформацію безпосередньо від цих електричних сигналів про об’єкт, і людина може потім регулювати свою хватку на основі відчутої інформації.

Лабораторія Даєха вже винайшла різні тактильні сенсори, які можуть бути використані для цих застосунків.