Как новые имплантаты помогают связать мозг с компьютерами


whiteMocca / Shutterstock, CC BY-SA

Киборги больше не являются научной фантастикой. Область интерфейсов мозг-машина (ИМТ), в которой используются электроды, часто имплантированные в мозг, для преобразования нейронной информации в команды, способные управлять внешними системами, такими как компьютер или роботизированная рука, фактически существует уже некоторое время. Компания Neuralink предпринимателя Элона Маск нацелена на проверить свои системы ИМТ на человека-пациента к концу 2020.

В долгосрочной перспективе устройства ИМТ могут помочь контролировать и лечить симптомы неврологических расстройств и контролировать протезы. Но они также могут обеспечить проект для создания искусственного интеллекта и даже обеспечить прямую связь между мозгом. Однако в настоящее время основной задачей является разработка ИМТ, которые позволяют избежать повреждения тканей и клеток головного мозга во время имплантации и операции.

ИМТ существуют уже более десяти лет, помогая людям, которые потеряли способность контролировать свои конечности, например. Тем не менее, обычные имплантаты - часто сделанные из кремния - на несколько порядков жестче реальной ткани мозга, что приводит к нестабильные записи и повреждения в окружающие ткани мозга.

Они также могут привести к иммунная реакция в котором мозг отклоняет имплантат. Это потому, что наш человеческий мозг подобен охраняемой крепости, а нейроиммунная система - как солдаты в этой закрытой крепости - будет защищать нейроны (клетки мозга) от вторжений, таких как патогены или ИМТ.

Гибкие устройства

Чтобы избежать повреждений и иммунных реакций, исследователи все больше внимания уделяют разработке так называемого «гибкого ИМТ». Они намного мягче, чем силиконовые имплантаты и похожи на ткани мозга.

Как новые имплантаты помогают связать мозг с компьютерамиПластина из десятков тысяч гибких электродов, каждый намного меньше, чем волос. Стив Джурветсон / Flickr, CC BY-SA

Например, Neuralink сделал свой первый дизайн гибкие «нити» и вставка - крошечные нитевидные зонды, которые гораздо более гибкие, чем предыдущие имплантаты, - чтобы напрямую связать человеческий мозг с компьютером. Они были разработаны, чтобы минимизировать вероятность того, что иммунный ответ мозга отклонит электроды после введения во время операции на головном мозге.


 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Между тем, исследователи из Группа либер Недавно в Гарвардском университете был разработан мини-зонд, который настолько похож на настоящие нейроны, что мозг не может идентифицировать самозванцев. Эти био-вдохновленная электроника состоят из платиновых электродов и ультратонких золотых проводов, инкапсулированных полимером с размерами и гибкостью, подобными корпусам нейронных клеток и нервным нервным волокнам.

Исследования на грызунах показали, что такие нейроноподобные зонды не вызывать иммунный ответ при введении в мозг. Они способны контролировать как функцию, так и миграцию нейронов.

Переезд в клетки

Большинство ИМТ, используемых сегодня, улавливают электрические сигналы мозга, которые просачиваются за пределы нейронов. Если мы думаем о нейронном сигнале как о звуке, генерируемом в комнате, то, следовательно, текущий способ записи состоит в том, чтобы прослушивать звук за пределами комнаты. К сожалению, интенсивность сигнала значительно снижается за счет фильтрующего эффекта стенки - мембран нейронов.

Для достижения наиболее точных функциональных показаний с целью лучшего контроля, например, протезов, электронные записывающие устройства должны получить прямой доступ к внутренней части нейронов. Наиболее широко используемым традиционным методом для этой внутриклеточной записи является «пластырь-зажим»: полая стеклянная трубка, заполненная раствором электролита, и записывающий электрод, приводимый в контакт с мембраной изолированной ячейки. Но наконечник шириной в микрометр наносит необратимый ущерб клеткам. Более того, он может записывать только несколько ячеек одновременно.

Для решения этих проблем мы недавно разработали шпилевидная матрица 3D с нанопроволоками и использовал его для чтения внутриклеточной электрической активности от нескольких нейронов. Важно отметить, что мы смогли сделать это без каких-либо видимых повреждений клеток. Наши нанопроволоки чрезвычайно тонкие и гибкие, легко изгибаются в форме шпильки - транзисторы имеют размер всего около 15x15x50 нанометров. Если бы нейрон был размером с комнату, эти транзисторы были бы размером с дверной замок.

Эти ультрамалые, гибкие нанопроволочные зонды, покрытые веществом, имитирующим ощущение клеточной мембраны, могут с минимальными усилиями пересекать клеточные мембраны. И они могут записывать внутриклеточную болтовню с той же степенью точности, что и их основной конкурент: электроды с зажимными зажимами.

Очевидно, что эти достижения являются важными шагами на пути к точным и безопасным ИМТ, которые будут необходимы, если мы когда-нибудь решим сложные задачи, такие как обмен информацией между мозгом.

Это может звучать немного страшно, но, в конечном счете, если наши медицинские работники будут продолжать лучше понимать наши тела и помогать нам лечить болезни и жить дольше, важно, чтобы мы продолжали раздвигать границы современной науки, чтобы дать им как можно больше инструменты, чтобы делать свою работу. Чтобы это было возможно, минимально инвазивное пересечение между людьми и машинами неизбежно.Беседа

Об авторе

Юньлун Чжао, лектор по накоплению энергии и биоэлектронике, Университет Суррея

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Другие статьи этого автора

Вам также может понравиться

ДОСТУПНЫЕ ЯЗЫКИ

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Ежедневное вдохновение Мари Т. Рассел
 

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

Смещение фокуса от наркомана к мудрецу
Смещение фокуса с того, чтобы быть сломленным, на лучшее
by Алан Коэн
Многие из нас настолько увлеклись тем, что не так в отношениях с нами, что дисфункция ...
луч света сияет на Мачу-Пикчу
Медитация: священное шаманское путешествие в Мачу-Пикчу
by Вера Лопес и Линда Стар Вольф доктор философии.
Сделайте глубокий вдох и закройте глаза. Выдохните полностью и позвольте себе полностью стать…
Неделя гороскопа: 21-27 июня 2021 г.
Гороскоп Текущая неделя: 21-27 июня 2021 г.
by Пэм Younghans
Этот еженедельный астрологический журнал основан на планетных влияниях и предлагает перспективы и…
Как ходить за здоровьем, фитнесом и душевным спокойствием
Как ходить за здоровьем, фитнесом и душевным спокойствием
by Джеймс Endredy
Для большинства людей ходьба - это занятие, не требующее мыслей или намерений - это редко даже…
Настройка на язык природы
Настройка на язык природы
by Фэй Джонстон
Поскольку мы являемся частью природы, подобно растениям и животному миру, у нас есть способность…
Будь здесь сейчас! Что сделано, то сделано!
Что сделано, то сделано: будь здесь сейчас!
by Мария Т. Рассел
50 лет назад, в 1971 году, Рам Дасс издал книгу под названием «Будь здесь и сейчас». Все еще хорошо…
Я родился во времена поздней династии Восточная Хань ...
Я родился во времена поздней династии Восточная Хань ...
by Дена Мерриам
Я родился во времена поздней династии Восточная Хань (25–220 гг. Н. Э.) В семье ярых даосов, которые ...
Исцеление инаковости: ваши изменения, отраженные в сообществе
Исцеление инаковости: ваши изменения, отраженные в сообществе
by Стейси Л. Райхерцер, доктор философии
Поиск сообщества исцеления, использование в нем, возможно, принятие стыда и ...

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

Разделение и изоляция против общества и сострадания
Разделение и изоляция против общества и сострадания
by Лоуренс Дучин
Когда мы находимся в обществе, мы автоматически оказываемся на службе тем, кто в этом нуждается, потому что знаем их ...
Ногти COVID: эти изменения на ваших ногтях могут указывать на коронавирус
Эти изменения на ваших ногтях могут указывать на то, что у вас коронавирус
by Василиос Василиу, старший клинический преподаватель сердечно-сосудистой медицины, Университет Восточной Англии
Основными признаками COVID-19 являются лихорадка, кашель, усталость и потеря чувства вкуса и запаха.…
Исцеление инаковости: ваши изменения, отраженные в сообществе
Исцеление инаковости: ваши изменения, отраженные в сообществе
by Стейси Л. Райхерцер, доктор философии
Поиск сообщества исцеления, использование в нем, возможно, принятие стыда и ...
Восстановление земель вокруг заброшенных нефтяных и газовых скважин освободило бы миллионы акров лесов, сельскохозяйственных угодий и лугов.
Как освободить миллионы акров лесов, сельскохозяйственных угодий и лугов
by Мэтью Д. Моран, профессор биологии колледжа Хендрикс
В инфраструктурном плане президента Джо Байдена предлагается потратить 16 миллиардов долларов на закупку старых месторождений нефти и газа ...
Моделирование поведения - лучший учитель: уважение должно быть взаимным
Моделирование поведения - лучший учитель: уважение должно быть взаимным
by Кармен Виктория Гампер
Социально уважаемое поведение - это усвоенное поведение, и некоторые из его характеристик (например, манеры поведения за столом) варьируются ...
Осознанное общение и жизнь с элементалами
Осознанное общение и жизнь с элементалами
by Томас Майер
Даже если мы не осознаем этого, мы живем в царстве элементальных существ. Везде,…
изображение
Как различные культуры или деревья помогают удалять углекислый газ из воздуха
by Себастьян Лойцингер, доцент Оклендского технологического университета
Было бы полезно провести скоординированную по всей стране массовую посадку деревьев и растений…
Можем ли мы сетовать на неравенство, проводя политику, направленную на его усиление?
Можем ли мы сетовать на неравенство, проводя политику, направленную на его усиление?
by Дин Бейкер
Мы знаем, что было бы слишком много ожидать, что репортеры New York Times могут что-то знать о ...
изображение
Индивидуальное питание в моде, но может ли оно помочь нам есть меньше нездоровой пищи?
by Кэтрин Ливингстон, научный сотрудник NHMRC по новым лидерам и старший научный сотрудник, Институт физической активности и питания (IPAN), Университет Дикина
Взрослые австралийцы получают около одной трети калорий из нездоровой пищи. Также известен как…
Дремая для максимальной эффективности
Дремая для максимальной эффективности
by Элен Сент-Джеймс
Если вы похожи на большинство людей, вы работаете с максимальной эффективностью в течение первого или двух часов своего…
молодой подросток с крашеной розовой челкой выглядит грустно на открытом воздухе
Отказ и изоляция - это не одно и то же для детей-подростков
by Мэтт Шипман - штат Северная Каролина
Отвержение сверстников и изоляция в социальных сетях - это не одно и то же в раннем подростковом возрасте, согласно ...
пустые качели
Что за спешка? Взгляд в прошлое - 20/20
by Карл Грир, доктор психологических наук
В течение многих лет я был слишком поглощен своим собственным миром, чтобы полностью присутствовать для других людей - я был на ...
Первый Духовный Закон Успеха - Закон Чистой Потенциальности
Приведение в действие первого духовного закона успеха
by Дипак Чопра
В своем сущностном состоянии мы являемся чистым сознанием. Чистое сознание - это чистая потенциальность; это…

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.