Key takeaways
- Forskere ved Brown University har udviklet en ny måde at overvåge hjernebølger ved hjælp af bittesmå mikrochips.
- Opfindelsen er det seneste skridt i det hastigt udviklende område af hjerne-maskine-grænseflader.
-
Hjernegrænsefladesystemer kan hjælpe patienter med hjerneskader eller endda styre din bil.
Teknologi, der gør det muligt for computere at læse dine tanker, får muligvis et løft af ny forskning.
Forskere har udviklet et system, der bruger siliciummikrochips til at optage og overføre hjerneaktivitet til en computer, ifølge et nyligt papir. Små chips lægges på hjernens overflade eller inde i vævet for at høste flere neurale signaler end andre hjerneimplantater. Opfindelsen er det seneste skridt i det hastigt udviklende område af hjerne-maskine-grænseflader.
"Fuldt fungerende grænseflader til dyb hjernestimulering og kombineret stimulering og optagelse er i øjeblikket tilgængelige og bliver iterativt forbedret med stadigt stigende sofistikering, kompleksitet og muligheder," Dr. James Giordano, neurologiprofessor ved Georgetown University Medical Center, fort alte Lifewire i et e-mailinterview.
"Men hvert eneste af de aktuelt tilgængelige systemer involverer en eller anden form for invasiv neurokirurgisk implantation, og dette er en begrænsende faktor, i det mindste til en vis grad."
tankelæsere
Forskerne ved Brown University, der udviklede de nye chips, siger, at sensorerne, kaldet "neurokorn", uafhængigt optager de elektriske impulser, der dannes ved at affyre neuroner. Chipsene sender signalerne trådløst til en central hub, som koordinerer og behandler signalerne.
I deres undersøgelse demonstrerede forskerholdet brugen af omkring 50 neurokorn til at registrere hjerneaktivitet hos en gnaver. Systemet kunne en dag tillade optagelse af hjernesignaler mere detaljeret end eksisterende metoder.
"En af de store udfordringer inden for hjerne-computer-grænseflader er at udvikle måder til at sondere så mange punkter i hjernen som muligt," sagde Arto Nurmikko, professor ved Brown's School of Engineering og undersøgelsens seniorforfatter, sagde i en pressemeddelelse. "Hidtil har de fleste BCI'er været monolitiske enheder - lidt ligesom små nålesenge. Vores teams idé var at dele den monolit op i bittesmå sensorer, der kunne fordeles på tværs af hjernebarken."
Hjernegrænseflader kunne hjælpe svært motoriske handicappede mennesker med at kommunikere lettere og udføre bevægelser såsom påklædning, spisning og pleje, fort alte Nicholas Hatsopoulos, neuroforsker ved University of Chicago, til Lifewire i et e-mailinterview.
En udfordring er at "udvikle elektroder, der er minim alt invasive og kan optage fra flere neuroner," sagde han.
Driving by Brain Waves
Chauffører kunne også drage fordel af computere, der læser din hjerne. Nissan sagde for nylig, at den arbejder på et hjerne-interface-aktiveret bilkontrolsystem, der kan bremse køretøjet eller bevæge rattet hurtigere end førerens kropsbevægelser.
De fleste bilister vil dog sandsynligvis protestere mod at få hjerneimplantater for at overvåge deres tanker. Firmaet Freer Logic har udviklet neuroteknologi indlejret i en bils nakkestøtte, en kontorstol, en madras eller pude.
En af de store udfordringer inden for hjerne-computer-grænseflader er at udvikle måder til at sondere så mange punkter i hjernen som muligt.
Peter Freer, præsidenten for Freer Logic, fort alte Lifewire i et e-mailinterview, at opfindelsen har gennemgået "betydelige tests" af bil- og luftfartsselskaber.
"Den indlejrede neuroteknologi overvåger en førers hjerne via et diskret, uset sensorsystem," sagde Freer. "Den kan registrere førerens døsighed og træthed, kognitiv belastning, stress, distraktion og mere for sikkerheden. Den kan bruges til underholdningskontrol i køretøjer og funktioner."
Der er imidlertid lang vej igen, før hjerne-beregningsgrænseflader kan gøre alt, hvad videnskabsmænd håber. For eksempel kan nuværende systemer stadig ikke fange specifikke aktiviteter af neurologiske knudepunkter og netværk, sagde Giordano.
"Beregningssystemet skal oversætte og transskribere neurale signaler, fortolke neurale signalfidelitet, mening og værdi; derefter udsende disse signaler til en maskineffektor og feedback til de neurologiske mekanismer for at udvikle en bi-direktionel bane," tilføjede han.
En anden hindring er at udvikle sensorer implanteret i hjernen, som kan optage signaler i årevis uden at blive afvist af kroppen, sagde Hatsopoulos.
Hvis de tekniske udfordringer kan overvindes, kan hjernegrænseflader bruges til at behandle neurologiske sygdomme, neuropsykiatriske lidelser og neurologiske skader, eller "med andre ord til at reparere en 'brudt hjerne'," sagde Giordano.
