Kỹ sư phát minh giao diện máy tính não tiên tiến với kim vi điểm

Các nhà nghiên cứu kỹ thuật tại Đại học California – San Diego đã phát minh một giao diện máy tính não (BCI) tiên tiến bao gồm một lớp nền linh hoạt và có thể định hình, cũng như kim vi điểm xâm nhập. Lớp nền linh hoạt cho phép BCI phù hợp hơn với bề mặt cong phức tạp của não. Nó cũng cho phép BCI phân bố đều kim vi điểm xuyên qua vỏ não.

Kim vi điểm và lớp nền linh hoạt

Những kim vi điểm này mỏng hơn 10 lần so với tóc người và xuất phát từ lớp nền linh hoạt. Chúng sau đó xuyên qua 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 do giáo sư kỹ thuật điện Shadi Dayeh tại trường đại học dẫn đầu. Nó cũng bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Boston do giáo sư kỹ thuật sinh học Anna Devor dẫn đầu.
Hệ thống đã chứng minh hiệu suất tương đương với tiêu chuẩn vàng hiện có cho BCI với kim xâm nhập. Được gọi là “Mảng Utah”, tiêu chuẩn này đã được chứng minh là giúp các cá nhân bị chấn thương tủy sống và nạn nhân bị đột quỵ. Họ có thể sử dụng suy nghĩ của mình để điều khiển tay robot và các thiết bị khác.
Tính linh hoạt và khả năng phù hợp của BCI mới 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 mà 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 bao gồm 1.024 kim vi điểm có thể ghi lại thành công tín hiệu được 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 lớp nền mềm cũng mỏng và nhẹ hơn so với loại truyền thống, sử dụng lớp nền bằng thủy tinh. Loại lớp nền mới này có thể giảm thiểu sự kích ứng mô não mà nó tiếp xúc với mảng cảm biến.
Các lớp nền linh hoạt cũng trong suốt, điều mà các nhà nghiên cứu cho rằng 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 sẽ không thể.

Tay robot với phản hồi xúc giác

Các nhà nghiên cứu cho rằng 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 xúc giác cho người sử dụng tay robot.
Các cảm biến xúc giác trên tay robot có thể cảm nhận kết cấu, độ cứng và trọng lượng của vật thể. Chúng sẽ ghi lại thông tin có thể được chuyển đổi thành 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 được cảm nhận.
Phòng thí nghiệm Dayeh đã phát minh các cảm biến chiến thuật khác nhau có thể được sử dụng cho các ứng dụng này.