Phương Pháp Mới Có Thể Dẫn Đến Thiết Bị Điện Tử Điều Khiển Bằng Tư Duy

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

Bây giờ, một nghiên cứu mới từ Stanford nhằm giải quyết vấn đề này. Các nhà nghiên cứu tại trường đại học đã liên tục làm việc trên công nghệ có thể giúp bệnh nhân liệt lấy lại khả năng kiểm soát chi của họ. Cụ thể, họ đã nhắm đến công nghệ cho phép bệnh nhân này kiểm soát các thiết bị 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, đó là một thiết bị được cấy ghép trên bề mặt não của bệnh nhân, ngay dưới hộp sọ. Thiết bị 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 lượng lớn hoạt động thần kinh và truyền nó qua dây đến máy tính, và khi các nhà nghiên cứu cố gắng tạo ra các giao diện não – máy tính không dây, đó là khi quá nhiều nhiệt được tạo ra. 

Đội ngũ các kỹ sư điện và nhà khoa học thần kinh, bao gồm Krishna Shenoy, PhD, và Boris Murmann, PhD, và bác sĩ phẫu thuật thần kinh và nhà khoa học thần kinh Jaimie Henderson, MD, đã chứng minh một cách có thể để đạt được 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 của điện năng cần thiết bởi các hệ thống hiện tại. 

Các thiết bị không dây được đề xuất sẽ xuất hiện tự nhiên hơn so với những thiết bị có dây, và bệnh nhân sẽ có phạm vi chuyển động lớn hơn.

Phương pháp này được mô tả bởi sinh viên sau đại học Nir Even-Chen và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Dante Muratore, PhD trong một bài báo được xuất bản trên Nature Biomedical Engineering. 

Phân Lập Tín Hiệu Thần Kinh

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

Các kỹ sư điện đã tạo ra mạch điện sẽ dẫn đến một giao diện não – máy tính không dây có khả năng xử lý và truyền tín hiệu thần kinh đã xác định. Bằng cách phân lập tín hiệu, ít điện năng hơn được yêu cầu, điều này làm cho thiết bị an toàn để cấy ghép trên bề mặt não.

Đội ngũ đã thử nghiệm phương pháp của họ bằng cách sử dụng dữ liệu thần kinh thu thập từ ba loài linh trưởng không phải người và một người tham gia. Trong thử nghiệm lâm sàng, các đối tượng thực hiện các nhiệm vụ di chuyển như đặt con trỏ trên màn hình máy tính. Họ sau đó ghi lại các phép đo, và đội ngũ đã có thể xác định rằng bằng cách ghi lại một tập hợp con của tín hiệu não cụ thể cho hành động, chuyển động của một cá nhân có thể được kiểm soát bởi một giao diện không dây. 

Yếu tố phân biệt chính giữa thiết bị này và thiết bị có dây là sự phân lập, với thiết bị có dây thu thập tín hiệu não hàng loạt. 

Đội ngũ các nhà nghiên cứu sẽ现在 xây dựng một thiết bị cấy ghép dựa trên phương pháp và thiết kế mới.