Rangkaian 'neurograin' tanpa wayar menghubungkan ke otak neuron

Zarah penginderaan secara bebas merakam denyutan elektrik yang dibuat oleh neuron dan menghantar isyarat ke hab pusat di luar tengkorak untuk koordinasi dan pemprosesan.

"Salah satu cabaran besar dalam bidang antara muka otak-komputer adalah cara kejuruteraan untuk menelaskan seberapa banyak mata di otak yang mungkin," kata Profesor Arto Nurmikko. "Sehingga kini, kebanyakan antara muka komputer otak telah menjadi peranti monolitik, sedikit seperti katil kecil jarum. Idea pasukan kami adalah untuk memecahkan bahawa monolit menjadi sensor kecil yang boleh diedarkan di seberang korteks serebrum. "

Projek empat tahun ini mempunyai dua cabaran utama: mengecilkan elektronik untuk mengesan, menguatkan dan menghantar isyarat neural ke dalam cip bersaiz bijirin, dan membangunkan hab komunikasi luaran untuk menerima isyarat dari bijirin dan menghantar kuasa kepada mereka. Penerima akhir adalah patch bersaiz thumb-cetak yang melekat pada kulit kepala, menggunakan pautan transcutaneus bi-arah ~ 1GHz untuk komunikasi dan kawalan.

"Kerja ini merupakan cabaran multidisiplin yang benar," kata Penyelidik Brown Jihun Lee. "Kami terpaksa mengumpulkan kepakaran dalam elektromagnetik, komunikasi frekuensi radio, reka bentuk litar, fabrikasi dan neurosain untuk mereka bentuk dan mengendalikan sistem neurograin."

Dalam eksperimen tikus, pasukan meletakkan bijirin di korteks serebrum - lapisan luar otak. Rangsangan saraf telah dicuba serta penginderaan, dikawal oleh hab luaran yang sama.

Walaupun hanya 48 peranti yang dipasang ke otak tikus, perhitungan mencadangkan sehingga 770 peranti boleh disokong menggunakan protokol akses pelbagai kali divisi. "Akhirnya, pasukan membayangkan skala sehingga beribu-ribu neurograins, yang akan menyediakan gambaran yang tidak dapat dicapai oleh aktiviti otak yang tidak dapat dicapai," menurut universiti.

"Ia adalah usaha yang mencabar, kerana sistem itu menuntut pemindahan kuasa tanpa wayar serentak dan rangkaian pada kadar mega-per-kedua, dan ini perlu dicapai di bawah kawasan silikon yang sangat ketat dan kekangan kuasa. Pasukan kami menolak sampul surat untuk implan neural yang diedarkan, "kata Vincent Leung, seorang jurutera di Baylor University, yang bekerja bersama universiti Brown dengan University of California di San Diego dan Qualcomm.

"Harapan kami adalah bahawa kita akhirnya dapat membangunkan sistem yang menyediakan pandangan saintifik baru ke dalam otak dan terapi baru yang dapat membantu orang yang terjejas oleh kecederaan yang dahsyat," kata Brown's Nurmikko.

Para penyelidik melihat ini sebagai langkah ke arah sistem yang, menurut Brown University, boleh merakam isyarat otak dalam perincian yang tidak pernah berlaku sebelum ini, yang membawa kepada pandangan ke dalam fungsi otak dan terapi untuk orang yang mengalami kecederaan otak atau tulang belakang.

Antara muka saraf tanpa wayar diterangkan dalam 'rakaman saraf dan rangsangan menggunakan rangkaian wayarles microimplants'. Kertas yang diterbitkan oleh Alam Elektronik - Bayaran diperlukan untuk membaca artikel penuh.