Mennyire segítik az új implantátumok az agy és a számítógép összekapcsolását

fehérMocca / Shutterstock, CC BY-SA

A kiborgok már nem tudományos fantasztikusak. Az agy-gép interfészek (BMI) területe - amelyek gyakran az agyba beültetett elektródákat használnak, hogy az idegsejt információkat olyan parancsokká alakítsák át, amelyek képesek külső rendszerek, például számítógép vagy robotkar vezérlésére, már egy ideje léteznek. Elon Musk vállalkozó cége, a Neuralink arra törekszik teszteljék BMI-rendszereiket emberi betegen 2020 végéig.

Hosszú távon a BMI-eszközök segíthetnek a neurológiai rendellenességek tüneteinek megfigyelésében és kezelésében, valamint a műtagok ellenőrzésében. De a mesterséges intelligencia megtervezésére és akár az agy-agy közvetlen kommunikációra is lehetőséget teremthetnek. Egyelőre azonban a fő kihívás olyan BMI-k kifejlesztése, amelyek elkerülik az agyszövet és a sejtek károsodását a beültetés és a műtét során.

A BMI több mint egy évtizede létezik, segítve azokat az embereket, akik elvesztették képességüket hogy irányítsák végtagjaikat, például. A hagyományos - gyakran szilíciumból készült - implantátumok azonban nagyságrendekkel merevebbek, mint a tényleges agyszövetek, ami ahhoz vezet instabil felvételek és károk a környező agyszövethez.

Ők is vezethetnek egy immunválasz amelyben az agy elutasítja az implantátumot. Ennek oka az, hogy emberi agyunk olyan, mint egy őrzött erőd, és a neuroimmun rendszer - mint a katonák ebben a zárt erődben - megvédi az idegsejteket (agysejteket) a behatolóktól, például a kórokozóktól vagy a BMI-től.


 Szerezd meg a legújabb e-mailben

Heti magazin Napi inspiráció

Rugalmas eszközök

A károsodás és az immunválasz elkerülése érdekében a kutatók egyre inkább az úgynevezett „rugalmas BMI” fejlesztésére koncentrálnak. Ezek sokkal puhábbak, mint a szilícium implantátumok, és hasonlóak a tényleges agyszövethez.

Mennyire segítik az új implantátumok az agy és a számítógép összekapcsolását Több tízezer rugalmas elektróda ostya, mindegyik sokkal kisebb, mint egy hajszál. Steve Jurvetson / Flickr, CC BY-SA

Például a Neuralink elkészítette első tervét rugalmas „szálak” és betét - apró, szálszerű szondák, amelyek sokkal rugalmasabbak, mint a korábbi implantátumok -, hogy az emberi agyat közvetlenül a számítógéphez kapcsolják. Ezeket úgy tervezték, hogy minimalizálják annak esélyét, hogy az agy immunválasza elutasítja az elektródákat az agyi műtét során történő behelyezés után.

Közben a kutatók Lieber csoport a Harvard Egyetemen nemrégiben tervezett egy mini hálós szondát, amely annyira hasonlít a valódi idegsejtekre, hogy az agy nem tudja azonosítani az impozánsokat. Ezek biológiai ihletésű elektronika platina elektródákból és ultravékony aranyhuzalokból áll, amelyeket egy polimer kapszulába foglal, és amelynek mérete és rugalmassága hasonló az idegsejt testekhez és az idegi idegrostokhoz.

A rágcsálókon végzett kutatások kimutatták, hogy ilyenek neuronszerű szondák ne váltson ki immunválaszt, amikor beillesztjük az agyba. Képesek figyelemmel kísérni az idegsejtek működését és migrációját.

Cellákba költözés

A legtöbb napjainkban alkalmazott BMI felveszi az idegsejteken kívül szivárgó elektromos agyjeleket. Ha a neurális jelre úgy gondolunk, mint egy szoba belsejében generált hangra, a felvétel jelenlegi módja tehát a szoba kívüli hangjának hallgatása. Sajnos a jel intenzitását nagymértékben csökkenti a fal - az idegsejtek membránja - szűrő hatása.

A legpontosabb funkcionális leolvasás elérése érdekében, például a mesterséges végtagok nagyobb irányításának érdekében, az elektronikus rögzítő eszközöknek közvetlen hozzáférést kell biztosítaniuk az idegsejtek belsejébe. Ennek a sejten belüli rögzítésnek a legszélesebb körben alkalmazott hagyományos módszere a „tapaszbilincs-elektróda”: elektrolitoldattal töltött üreges üvegcső és egy izolált cella membránjával érintkezésbe hozott felvevőelektróda. De egy mikrométer széles csúcs visszafordíthatatlan károsodást okoz a sejtekben. Ráadásul egyszerre csak néhány cellát tud rögzíteni.

E kérdések kezelésére a közelmúltban kidolgoztuk a hajtűszerű 3D nanohuzalos tranzisztor tömb és több neuron intracelluláris elektromos aktivitásának kiolvasására használta. Fontos, hogy ezt azonosítható sejtkárosodás nélkül tudtuk megtenni. Nanohuzalaink rendkívül vékonyak és rugalmasak, és könnyen hajlíthatók a hajtű formájába - a tranzisztorok csak kb. 15x15x50 nanométeresek. Ha egy neuron akkora lenne, mint egy szoba, akkor ezek a tranzisztorok körülbelül akkorák lennének, mint egy ajtózár.

Olyan anyaggal bevonva, amely utánozza a sejtmembrán érzetét, ezek az ultra kicsi, rugalmas, nanohuzalos szondák minimális erőfeszítéssel átjuthatnak a sejtmembránokon. És intracelluláris fecsegést ugyanolyan pontossággal rögzíthetnek, mint legnagyobb versenytársuk: tapaszbilincs-elektródák.

Egyértelműen ezek az előrelépések fontos lépések a pontos és biztonságos BMI felé, amelyekre akkor lesz szükség, ha valaha olyan komplex feladatokat akarunk elérni, mint az agy-agy kommunikáció.

Kicsit ijesztően hangozhat, de végső soron, ha orvosi szakembereink továbbra is jobban meg akarják érteni testünket, segítenek a betegségek kezelésében és tovább élnek, fontos, hogy továbbra is túllépjük a modern tudomány határait, hogy a lehető legjobbat nyújthassuk nekik. eszközöket a munkájuk elvégzéséhez. Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, elkerülhetetlen egy minimálisan invazív kereszteződés az emberek és a gépek között.A beszélgetés

A szerzőről

Yunlong Zhao, az energiatárolás és a bioelektronika előadója, Surrey Egyetem

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

books_performance

Még szintén kedvelheted

ELÉRHETŐ NYELVEK

Angol Afrikaans arab Egyszerűsített kínai) Hagyományos kínai) dán holland filippínó finn francia német görög héber hindi magyar indonéz olasz japán koreai maláj norvég perzsa lengyel portugál román orosz spanyol szuahéli svéd thai török ukrán urdu vietnami

kövesse az InnerSelf oldalt

facebook ikonratwitter ikonrayoutube ikonrainstagram ikonrapintrest ikonrarss ikonra

 Szerezd meg a legújabb e-mailben

Heti magazin Napi inspiráció

Új hozzáállás - új lehetőségek

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf piac
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf kiadványok. Minden jog fenntartva.