Інженери винайшли вдосконалений інтерфейс мозку-комп’ютера з мікровідростками

Дослідники-інженери з Університету Каліфорнії – Сан-Дієго винайшли вдосконалений інтерфейс мозку-комп’ютера (BCI), що складається з гнучкої та формувальної основи, а також проникаючих мікровідростків. Гнучка основа дозволяє BCI більш рівномірно пристосовуватися до складної кривої поверхні мозку. Вона також дозволяє BCI більш рівномірно розподіляти мікровідростки, які проникають у кору.

Мікровідростки та гнучка основа

Ці мікровідростки в 10 разів тонші за людське волосся та виходять з гнучкої основи. Вони проникають у поверхню мозкової тканини без проколювання поверхневих венул. Мікровідростки здатні 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 у університеті. До неї також входили дослідники з Бостонського університету на чолі з професором біомедичної інженерії Анною Девор.
Система продемонструвала продуктивність на рівні існуючого золотого стандарту для BCI з проникаючими голками. Цей стандарт, званий “Юта-ареєм”, вже довів свою ефективність у допомозі людям з травмами спинного мозку та інсультом. Вони можуть використовувати свої думки для контролю роботизованих кінцівок та інших пристроїв.
Гнучкість та пристосовуваність нового BCI допомагають досягти ближчого контакту між мозком та електродами, забезпечуючи кращу та більш рівномірну реєстрацію сигналів мозкової активності. Спосіб конструкції BCI дозволяє створювати більші поверхні чуття, що допомагає моніторити більшу площу поверхні мозку одночасно.
У дослідах масив проникаючих мікровідростків, що складається з 1024 мікровідростків, успішно реєстрував сигнали, спровоковані точними стимулами з мозку щурів. Це означає, що він покриває площу мозку в 10 разів більшу, ніж сучасні технології.
М’які основи BCI 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, можна використати для проведення фундаментальних нейронаукових досліджень, що涉ують моделі тварин, які інакше були б неможливі.

Роботизовані руки з тактильною зворотньою зв’язкою

Дослідники стверджують, що проникаючі мікровідросткові масиви з великою просторовою покриттям будуть необхідні для поліпшення BCI в майбутньому та дозволять їм використовуватися в “замкнутих системах”. Це може допомогти людям з сильно обмеженою рухливістю та дозволити тактильну зворотню зв’язку для людини, яка використовує роботизовану руку.
Тактильні сенсори на роботизованій руці можуть відчувати текстуру, твердість та вагу об’єкта. Вони реєструють інформацію, яку можна перетворити на електричні стимуляційні моделі, що передаються через дроти зовні тіла до BCI. Мозок отримує інформацію безпосередньо з 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 можна використовувати для цих застосунків.