Крошечные датчики-имплантаты - основа будущих высокоэффективных нейрокомпьютерных интерфейсов

Нейрогранулы


На страницах нашего сайта мы часто рассказывали о различных вариантах нейрокомпьютерных интерфейсов (brain-computer interface, BCI), которые выступают связующим звеном между компьютером и головным мозгом человека. Такие интерфейсы уже используются для восстановления потерянных функций у людей с ограниченными возможностями, для реализации технологий так называемого "мыслеуправления" различными устройствами и т.п. И в будущем такие интерфейсы могут стать еще более эффективными благодаря разработке новых крошечных датчиков-имплантатов.

Максимальная эффективность нейрокомпьютерного интерфейса достигается тогда, когда специальные электроды внедряются непосредственно в головной мозг или другие участки нервной системы. Каждый из таких электродов способен стимулировать или контролировать электрическую деятельность нескольких сотен нейронов, расположенных в непосредственной близости. Но в мозгу человека содержится около 86 миллиардов нейронов и для увеличения качества работы нейрокомпьютерного интерфейса требуется ввод множества электродов, обычно сформированных в виде специальных матриц.

Несколько лет назад группа ученых из университета Брауна, Техасского университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего и компании Qualcomm начала разработку альтернативного решения, позволяющего получить большую эффективность и большую разрешающую способность BCI-интерфейса. Разработанное ими решение, получило название нейрогранулы, которые являются микроскопическими датчиками-имплантами, размер каждого из которых не превышает размеров крупинки соли.

После внедрения нейрогранулы соединяются друг с другом при помощи беспроводных технологий и формируют единую сеть. Обмен данными с внешним миром и снабжение энергией этой сети осуществляется при помощи тонкопленочного устройства, размером с отпечаток большого пальца, способного принимать сигналы и передавать сигналы определенным нейрогранулам, которые выполняют электрическую стимуляцию расположенных рядом нейронов.

В качестве эксперимента ученые внедрили 48 нейрогранул в поверхность коры головного мозга подопытного грызуна. После этого ученые выполнили запись характерных нейронных сигналов, связанных с определенным видом деятельности мозга, и воспроизвести эту же самую деятельность, "прокрутив" сделанные записи.

На нынешнем уровне реализации данная технология позволяет создавать сети из 770 нейрогранул. Но дальнейшее совершенствование этой технологии позволит внедрять в мозг тысячи и десятки тысяч датчиков, что позволит получить недостижимую на сегодня степень контроля нейронной деятельности и стимулирования нейронов.




Ключевые слова:
Интерфейс, Нейрон, Мозг, Компьютер, Датчик, Имплантат, Нейрогранулы, Сеть

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новая технология съемки позволяет увидеть электрическую деятельность тканей ...
  • Новая технология изготовления нанопроводников значительно облегчит процесс ...
  • Создан новый нейрочип, способный "маскироваться" под нервные клетки и зап ...
  • "Wi-Fi"-наночастицы могут передавать сигналы прямо из глубин головного мо ...
  • Hitachi представляет совершенно новую систему мыслеуправления.




  • 25 августа 2021 10:00
    #1 Написал: TeddyIn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 50
    Что сказать, кристаллы соли действительно могут оказывать влияние на мозг.
        
    25 августа 2021 14:59
    #2 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1085
    Это те самые чипы, что с прививкой от ковида запускают? wink wink wink


    --------------------
        
    26 августа 2021 01:49
    #3 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 116
    Засовывать чипы в мозг для коммуникации с ним - это всё равно, что паяльником тыкать в микропроцессоры для передачи команд... У микропроцессоров есть специальный интерфейс для общения с периферией, и у мозга есть такой интерфейс.

    Нейроинтерфейс - это не brain-computer interface, это именно нейроинтерфейс, то есть приём и передача сигналов непосредственно в нервную систему. Вначале периферическую. Лет через 100 и до центральной дойдёт. Ну, то есть тыкать чипами в мозг можно и сейчас, только это не имеет смысла. Ну скажем, про эту статью. Они записали активность мозга, а потом её воспроизвели. Только вот для другого мозга эта-же запись будет означать совсем другое. Если для первого это может быть что-то связанное со вкусом яблока, то для другого это может быть (условно) вкус лимона. Ну так "вкус яблока" можно и текстом написать, для этого ничего внедрять в мозг не нужно. А воспроизвести то-же самое вкусовое ощущение в другом мозгу невозможно - они (соединения нейронов в мозгу) у всех разные.
        
    28 августа 2021 04:15
    #4 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1540
    mkz,
    мозг пластичен и адаптивен, должен приспособиться к сигналам чипа, пусть не во всех, но во многих местах, например в одной из мощных зон типа зрительной, слуховой или осязательной.
        
    28 августа 2021 21:08
    #5 Написал: mkz

    Публикаций: 0
    Комментариев: 116
    volod,
    Конечно приспособится. Это будет всё равно, что выучить язык. Этот сигнал обозначает то-то, другой сигнал обозначает ещё что-то. Как слова. Вот только словами ты вкус яблока не передашь. И не выучив язык, мозг с имплантантами работать не сможет. И по большому счёту не важно где возникнет сигнал - в периферической нервной системе или в мозгу. Если, конечно, сигнал не нарушит что-то в работе самого мозга. Поэтому я и говорю, что нейроинтерфейс начинать нужно с периферической нервной системы.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.