Первый беспроводной имплантируемый компьютерно-мозговой интерфейс

Видео: Анонс / Лекторий 2045 / Интернет вещей как телесность

Исследователи из Брауновского Университета сумели создать первый беспроводной, встраиваемый и подзаряжаемый «компьютерно-мозговой интерфейс».

Интерфейс проверялся в работе в течение 13 месяцев, будучи имплантирован свиньям и обезьянам, при этом никаких проблем и отклонении в работе выявлено не было.

Теперь на очереди исследования на людях.

Подобные интерфейсы создавались уже и ранее, однако, все они оказывались в итоге слишком громоздкими и чрезвычайно привязанными к компьютеру. Из-за этого мобильность пациентов была ограничена, а вместе с ней ограничена и возможность тестирования устройств в условиях реального мира.

Разработка Брауновского Университета позволяет подопытным свободно передвигаться, что значительно увеличивает количество и качество собираемой в процессе наблюдений информации. Вместо данных, получаемых при наблюдении, например, за обезьяной, двигающей одной конечностью, учёные смогут анализировать их мозговую активность при выполнении намного более сложных действий, при приёме пищи или при социальных взаимодействиях.



При наблюдениях за людьми, в случае проведения таких экспериментов, причём не в лабораторных условиях, а в обычной жизни, данные будут наиболее полными.

Разработанное устройство выполнено из герметично сваренного титана- внутри находятся литий-ионный аккумулятор, индуктивный беспроводной контур подзарядки, процессор, конвертирующий сигналы мозга в цифровые данные, и антенна для передачи этих данных на компьютер. Устройство подключено к небольшому чипу с сотней отходящих от него электродов, который, в данном исследовании, подсоединялся к соматосенсорным областям коры головного мозга.



Электроды собирают сигналы мозговой активности, и информация передаётся на скорости 24 Мбит/c на полосах частот 3,2 ГГц и 3,8 ГГц на приёмник, находящийся на расстоянии в 1 м. Продолжительность автономной работы устройства составляет 6 часов, а на его полную подзарядку требуется 2 часа.

Важнейший параметром созданного интерфейса является уровень его энергопотребления, который составляет всего 100 мВт. Для мобильного повседневного применения устройства минимизация энергопотребления является чрезвычайно важной задачей. К сожалению, как указано в связанных с проведением исследований документах, процесс подзарядки вызывает заметный нагрев устройства.

С этим явлением исследователям пришлось бороться методом водяного охлаждения нагреваемых участков, «без заметного влияния на состояние подопытных». Главным же достижением стала возможность получить высококачественные сигналы от нейронов мозга, что, в случае проведения в будущем исследований на людях, может поспособствовать дальнейшему развитию неврологии.

Создание компьютерно-мозгового интерфейса является частью работы исследовательской группы Брауновского Университета под названием BrainGate («мозговые ворота»). Целью деятельности группы является как раз усовершенствование технологий неврологии. Наибольшим достижением группы к настоящему моменту является создание роботизированной руки, действия которой управляются подобным же компьютерно-мозговым интерфейсом.

С помощью данной разработки парализованные пациенты смогут осуществлять простейшие действия, например, приём пищи.

Теперь разработчики планируют создать новую версию устройства, с помощью которой будут проведены исследования двигательных областей коры головного мозга у животных с болезнью Паркинсона. Предстоит также поработать над дальнейшей миниатюризацией устройства, вопросами надёжности и безопасности, а также увеличением числа собираемых и обрабатываемых данных.