Các Kỹ Sư Phát Minh Giao Diện Não – Máy Tính Nâng Cao Với Kim Vi Điểm Và Mặt Lưng Linh Hoạt

Các nhà nghiên cứu kỹ thuật tại Đại học California – San Diego đã phát minh một giao diện não – máy tính (BCI) nâng cao bao gồm một mặt lưng linh hoạt và có thể tạo hình, cũng như các kim vi điểm xâm nhập. Mặt lưng linh hoạt cho phép BCI phù hợp hơn với bề mặt cong phức tạp của não. Nó cũng cho phép BCI phân bố đều các kim vi điểm xâm nhập vào vỏ não.

Kim Vi Điểm Và Mặt Lưng Linh Hoạt

Những kim vi điểm này mỏng hơn 10 lần so với tóc người và xuất phát từ mặt lưng linh hoạt. Chúng sau đó xâm nhập vào bề mặt của mô não mà không xuyên qua tĩnh mạch bề mặt. Các kim vi điểm có thể ghi lại tín hiệu từ các tế bào thần kinh trong vỏ não.

Hệ thống mới này đã được thử nghiệm trên chuột lang, và nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials.

Đội ngũ nghiên cứu được dẫn dắt bởi giáo sư kỹ thuật điện Shadi Dayeh tại trường đại học. Nó cũng bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Boston dưới sự dẫn dắt của giáo sư kỹ thuật sinh học Anna Devor.

Hệ thống đã chứng minh hiệu suất tương đương với tiêu chuẩn vàng hiện có cho BCI với kim xâm nhập. Được gọi là “Utah Array”, tiêu chuẩn này đã được chứng minh là giúp các cá nhân bị chấn thương tủy sống và các nạn nhân bị đột quỵ. Họ có thể sử dụng suy nghĩ của mình để điều khiển các chi giả và các thiết bị khác.

Tính linh hoạt và khả năng phù hợp của BCI giúp đạt được sự tiếp xúc gần hơn giữa não và điện cực, cho phép ghi lại tín hiệu hoạt động của não tốt hơn và đồng đều hơn. Cách BCI được xây dựng cho phép có bề mặt cảm biến lớn hơn, giúp nó theo dõi một khu vực lớn hơn của bề mặt não đồng thời.

Trong các thí nghiệm, mảng kim vi điểm xâm nhập gồm 1.024 kim vi điểm đã thành công trong việc ghi lại tín hiệu kích hoạt bởi các kích thích chính xác từ não của chuột. Điều này có nghĩa là nó bao phủ diện tích não gấp 10 lần so với công nghệ hiện tại.

Các BCI có mặt lưng mềm cũng mỏng hơn và nhẹ hơn so với truyền thống, sử dụng mặt lưng bằng thủy tinh. Loại mặt lưng mới này có thể giảm kích ứng mô não mà nó tiếp xúc với mảng cảm biến.

Mặt lưng linh hoạt cũng trong suốt, điều mà các nhà nghiên cứu cho biết có thể được tận dụng để thực hiện nghiên cứu khoa học thần kinh cơ bản liên quan đến mô hình động vật mà nếu không thì sẽ không thể.

Tay Giả Với Phản Hồi Cảm Xúc

Các nhà nghiên cứu cho biết rằng các mảng kim vi điểm xâm nhập với phạm vi không gian lớn sẽ được yêu cầu để cải thiện BCI trong tương lai và cho phép chúng được sử dụng trong “hệ thống vòng kín”. Điều này có thể giúp các cá nhân bị hạn chế di chuyển nghiêm trọng và có thể cho phép phản hồi cảm xúc cho người sử dụng tay giả.

Các cảm biến cảm xúc trên tay giả có thể cảm nhận được kết cấu, độ cứng và trọng lượng của một vật thể. Chúng sẽ ghi lại thông tin có thể được dịch thành các mẫu kích thích điện mà đi qua dây dẫn bên ngoài cơ thể đến BCI. Não sẽ nhận được thông tin trực tiếp từ các tín hiệu điện này về vật thể, và người đó có thể điều chỉnh握 của mình dựa trên thông tin cảm nhận được.

Phòng thí nghiệm Dayeh đã phát minh các cảm biến chiến thuật khác nhau có thể được sử dụng cho các ứng dụng này.