Phương pháp tiếp cận mới có thể dẫn đến các bộ phận giả điện tử được điều khiển bằng ý nghĩ

Các thiết bị cấy ghép thần kinh hiện tại có khả năng ghi lại một lượng lớn hoạt động thần kinh, sau đó được truyền qua dây dẫn đến máy tính. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng phát triển giao diện não-máy tính không dây để hoàn thành hành động này, nhưng điều đó đòi hỏi một lượng điện năng lớn. Do lượng điện năng cao này, quá nhiều nhiệt được tạo ra, làm cho cấy ghép không an toàn cho bệnh nhân. 

Giờ đây, một nghiên cứu mới của Stanford nhằm mục đích giải quyết vấn đề này. Các nhà nghiên cứu tại trường đại học đã liên tục nghiên cứu công nghệ có thể giúp bệnh nhân bị liệt lấy lại quyền kiểm soát tay chân của họ. Cụ thể, họ đã hướng tới công nghệ cho phép những bệnh nhân này điều khiển các bộ phận giả và tương tác với máy tính bằng suy nghĩ của họ. 

Giao diện não-máy tính

Để đạt được điều này, nhóm đã tập trung vào việc cải thiện giao diện não-máy tính, đây là một thiết bị được cấy trên bề mặt não của bệnh nhân, ngay bên dưới hộp sọ. Bộ phận cấy ghép kết nối hệ thống thần kinh của con người với một thiết bị điện tử, có thể giúp khôi phục khả năng kiểm soát vận động cho một cá nhân bị chấn thương tủy sống hoặc tình trạng thần kinh.

Các thiết bị hiện tại ghi lại một lượng lớn hoạt động thần kinh và truyền nó qua dây đến máy tính và khi các nhà nghiên cứu cố gắng tạo giao diện máy tính-não không dây, đó là khi quá nhiều nhiệt được tạo ra. 

Nhóm các kỹ sư điện và nhà thần kinh học, bao gồm Tiến sĩ Krishna Shenoy và Tiến sĩ Boris Murmann, cùng nhà giải phẫu thần kinh và nhà thần kinh học Jaimie Henderson, MD, đã chứng minh một cách khả thi để tạo ra một thiết bị không dây có khả năng thu thập và truyền tín hiệu thần kinh chính xác, tất cả trong khi sử dụng một phần mười năng lượng mà các hệ thống hiện tại yêu cầu. 

Các thiết bị không dây được đề xuất sẽ có vẻ tự nhiên hơn so với các thiết bị có dây và bệnh nhân sẽ có nhiều chuyển động hơn.

Cách tiếp cận được trình bày chi tiết bởi sinh viên tốt nghiệp Nir Even-Chen và đồng nghiệp sau tiến sĩ Dante Muratore, Tiến sĩ trong một giấy xuất bản năm Kỹ thuật y sinh học thiên nhiên. 

Cô lập tín hiệu thần kinh

Các nhà thần kinh học đã có thể xác định các tín hiệu thần kinh cụ thể cần thiết để điều khiển một thiết bị giả. Thiết bị này có thể là bất cứ thứ gì, từ cánh tay robot đến con trỏ máy tính. 

Sau đó, các kỹ sư điện đã tạo ra mạch dẫn đến giao diện não-máy tính không dây có thể xử lý và truyền các tín hiệu thần kinh đã xác định. Bằng cách cô lập các tín hiệu, cần ít năng lượng hơn, giúp các thiết bị được cấy an toàn trên bề mặt não.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp của họ bằng cách sử dụng dữ liệu thần kinh thu thập được từ ba loài linh trưởng không phải người và một người tham gia là con người. Trong thử nghiệm lâm sàng, các đối tượng thực hiện các nhiệm vụ chuyển động như định vị con trỏ trên màn hình máy tính. Sau đó, họ ghi lại các phép đo và nhóm có thể xác định rằng bằng cách ghi lại một tập hợp con các tín hiệu não dành riêng cho hành động, chuyển động của một cá nhân có thể được điều khiển bởi giao diện không dây. 

Yếu tố ngăn cách chính giữa thiết bị này và thiết bị có dây là sự cô lập, trong đó thiết bị có dây thu thập hàng loạt tín hiệu não. 

Giờ đây, nhóm các nhà nghiên cứu sẽ xây dựng một bộ phận cấy ghép dựa trên phương pháp và thiết kế mới.