Ασύρματη «neurograin» συνδέει το δίκτυο με τους νευρώνες του εγκεφάλου

Τα σωματίδια ανίχνευσης καταγράφουν ανεξάρτητα ηλεκτρικούς παλμούς πραγματοποιούνται από τους νευρώνες και αποστέλλουν τα σήματα σε μια κεντρική πλήμνη έξω από το κρανίο για το συντονισμό και την επεξεργασία.

«Μία από τις μεγάλες προκλήσεις στον τομέα της διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή είναι μηχανική τρόπους ανίχνευσης όπως πολλά σημεία στον εγκέφαλο όσο το δυνατόν», δήλωσε ο καθηγητής Arto Nurmikko. «Μέχρι τώρα, οι περισσότερες διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή έχουν μονολιθικές συσκευές, λίγο σαν μικρά κρεβάτια βελόνες. ιδέα της ομάδας μας ήταν να σπάσει αυτό το μονόλιθο σε μικροσκοπικούς αισθητήρες που θα μπορούσαν να διανέμονται σε όλο τον εγκεφαλικό φλοιό.»

Το έργο τέσσερα χρόνια είχε δύο σημαντικές προκλήσεις: συρρίκνωση των ηλεκτρονικών για την ανίχνευση, την ενίσχυση και τη μετάδοση νευρικών σημάτων σε κόκκους μεγέθους μάρκες, και την ανάπτυξη του κόμβου εξωτερικής επικοινωνίας για να λαμβάνει σήματα από τους σπόρους και ισχύ εκπομπής τους. Το τελικό δέκτης είναι ένα λεπτό αντίχειρα-print-μεγέθους μπάλωμα που συνδέεται με το τριχωτό της κεφαλής, χρησιμοποιώντας ένα ~ 1GHz διπλής κατεύθυνσης διαδερμική σύνδεσμο για την επικοινωνία και τον έλεγχο.

«Το έργο αυτό ήταν μια πραγματική διεπιστημονική πρόκληση», δήλωσε ο Μπράουν ερευνητής Jihun Lee. «Έπρεπε να συγκεντρώσει εμπειρία σε ηλεκτρομαγνητισμό, την επικοινωνία ραδιοσυχνοτήτων, σχεδιασμό κυκλωμάτων, κατασκευή και νευροεπιστημών για το σχεδιασμό και τη λειτουργία του συστήματος neurograin.»

Στο πείραμα τρωκτικού, η ομάδα τοποθετήθηκε των κόκκων επί του εγκεφαλικού φλοιού - το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου. Νευρωνικά διέγερση δικάστηκε καθώς και αισθητήρια, που ελέγχεται από τον ίδιο εξωτερικό διανομέα.

Παρά το γεγονός ότι μόνο 48 συσκευές τοποθετούνται πάνω στον εγκέφαλο των τρωκτικών, οι υπολογισμοί δείχνουν έως και 770 συσκευές θα μπορούσαν να υποστηριχθούν με τη χρήση ενός πρωτοκόλλου πολλαπλής πρόσβασης έθιμο διαίρεσης χρόνου. «Σε τελική ανάλυση, οι οραματίζεται την ομάδα κλιμάκωση μέχρι πολλές χιλιάδες neurograins, τα οποία θα παρέχουν επί του παρόντος ανέφικτη εικόνα της δραστηριότητας του εγκεφάλου», σύμφωνα με το πανεπιστήμιο.

«Ήταν ένα δύσκολο εγχείρημα, καθώς το σύστημα απαιτεί την ταυτόχρονη ασύρματη μετάδοση ενέργειας και τη δικτύωση σε ποσοστό μεγα-bit ανά δευτερόλεπτο, και αυτό πρέπει να πραγματοποιηθεί κάτω από εξαιρετικά αυστηρούς περιορισμούς χώρου πυριτίου και δύναμη. Η ομάδα μας ώθησε το φάκελο για κατανεμημένη νευρωνικά εμφυτεύματα «, δήλωσε ο Vincent Leung, ένας μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Baylor, η οποία συνεργάστηκε με το Πανεπιστήμιο Brown με το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο και Qualcomm.

«Η ελπίδα μας είναι ότι μπορούμε να τελικά να αναπτύξει ένα σύστημα που παρέχει νέες επιστημονικές γνώσεις σχετικά με τον εγκέφαλο και τις νέες θεραπείες που μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους που πλήττονται από τραυματισμούς καταστροφικές», δήλωσε ο Nurmikko Μπράουν.

Οι ερευνητές θεωρούν ότι αυτό το βήμα προς ένα σύστημα που, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο Brown, θα μπορούσε να καταγράφει τα σήματα του εγκεφάλου σε πρωτοφανή λεπτομέρεια, οδηγώντας σε γνώσεις σχετικά με τη λειτουργία του εγκεφάλου και θεραπείες για τους ανθρώπους με εγκεφάλου ή του νωτιαίου τραυματισμούς.

Το ασύρματο νευρική διεπαφή περιγράφεται στο «Neural καταγραφή και διέγερση χρήση ασύρματων δικτύων των microimplants». ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε από τη φύση Electronics - πληρωμής απαιτείται για να διαβάσετε το πλήρες άρθρο.