USA sfinansują zaawansowane interfejsy mózg-komputer

Mina Hanna i Abdul Obaid | Uniwersytet Stanford

Twierdzenie Matta Angle'a mogło wcześniej brzmiało ekscentrycznie: przez lata utrzymywał, że kluczem do rozwiązania jednego z najtrudniejszych wyzwań neuronauki jest technologia z lat 60. wynaleziona w małym kraju Mołdawii.

Dużo trudniej jest teraz odrzucić podejście Angle'a. Dzisiaj Departament Obrony USA wybrał małą firmę Angle’s z siedzibą w San Jose, Paradromics Inc., do poprowadzenia jednego z sześciu konsorcjów, które wspiera 65 milionami dolarów na opracowanie technologii umożliwiających jednoczesne rejestrowanie z miliona pojedynczych neuronów w ludzkim mózgu.

Nagrywanie z dużej liczby neuronów jest niezbędne, jeśli inżynierowie mają kiedykolwiek stworzyć płynne, wysokoprzepustowe połączenie danych między ludzkim mózgiem a komputerami, w tym przywrócić utracone zmysły.

Ten cel był ostatnio często w wiadomościach. W kwietniu Elon Musk ogłosił, że wspiera Neuralink, firmę o wartości 100 milionów dolarów pracującą nad interfejsem mózg-komputer . Facebook kontynuował, mówiąc, że rozpoczął pracę nad urządzeniem do przetwarzania tekstu na myśl, aby umożliwić ludziom ciche komponowanie e-maili lub postów.

Ogłoszenia te wywołały nagłówki na całym świecie, ale również wzbudziły sceptycyzm, ponieważ ani Musk, ani Facebook nie ujawniły, w jaki sposób dokonaliby takich wyczynów (patrz Z Neuralink, Elon Musk obiecuje telepatię między człowiekiem a człowiekiem. Nie wierz w to…).

Teraz federalne kontrakty, rozdawane przez DARPA, dają wgląd w to, jakie najnowocześniejsze technologie mogą sprawić, że modem mózgowy będzie naprawdę możliwy. Obejmują one elastyczne obwody, które można nałożyć na mózg, bezprzewodowe neuroziarna wielkości piasku oraz mikroskopy holograficzne zdolne do jednoczesnej obserwacji tysięcy neuronów. Dwa inne projekty mają na celu przywrócenie wzroku za pomocą diod elektroluminescencyjnych pokrywających korę wzrokową mózgu.

Interfejsy mózg-komputer przekazują informacje z mózgu za pomocą elektroniki. Tutaj zbliżenie pokazuje, jak miniaturowe druty są ze sobą połączone, aby utworzyć styk elektryczny. To jest koniec, który pozostaje poza mózgiem. Mina Hanna i Abdul Obaid | Uniwersytet Stanford

Dochód firmy Paradromics to aż 18 milionów dolarów, ale pieniądze są objęte listą wymagań przypominającą księżycowy strzał — implant powinien być niewiele większy niż pięciocentówka, musi rejestrować z miliona neuronów, a także musi być w stanie przesłać sygnał z powrotem do mózg.

Staramy się znaleźć najlepszy punkt — i myślę, że go znaleźliśmy — między byciem w czołówce a wydobyciem jak największej ilości informacji za jednym razem, ale jednocześnie nie jesteśmy tak daleko, że nie można tego wdrożyć , mówi Kąt.

Odkąd sto lat temu nauczyli się używać metalowych elektrod do podsłuchiwania elektrycznej paplaniny pojedynczego neuronu, naukowcom nigdy nie udało się jednocześnie nagrywać od kilkuset naraz w żywym ludzkim mózgu, który ma w sumie około 80 miliardów neuronów. .

32-letni Angle mówi, że zetknął się z tym problemem jako doktorant. Chciał zbadać sposób, w jaki zapachy są reprezentowane w opuszce węchowej, części mózgu tuż za nosem. Wysiłek utrudniał jednak brak możliwości rejestrowania danych z więcej niż garstki neuronów na raz.

Wtedy profesor z Howard University i ojciec jednego ze starych przyjaciół Angle'a z college'u wspomniał o mało znanej mołdawskiej firmie, która opracowała sposób na rozciąganie gorącego metalu i masową produkcję zwojów niezwykle cienkich, izolowanych drutów o grubości zaledwie 20 mikronów.

Technika, podobna do tej, w której produkuje się włókna światłowodowe, jest wykorzystywana do tworzenia anten i drutów magnetycznych, które hotele mogą wszyć w ręczniki, aby uniemożliwić klientom ich kradzież. Jednak Angle i jego współpracownicy — Andreas Schaefer z Instytutu Francisa Cricka i Nick Melosh z Uniwersytetu Stanforda — zdali sobie sprawę, że materiały mogą pozwolić im na kontakt elektryczny z dużą liczbą komórek mózgowych jednocześnie.

Dzisiaj, jak mówi Angle, jego zespół zamawia szpule drutu, a następnie łączy je w sznury o grubości 10 000 drutów. Jeden koniec drutów można naostrzyć, tworząc powierzchnię przypominającą szczoteczkę, która może wnikać w mózg tak, jak robią to igły. Angle mówi, że grubość drutów jest skalibrowana tak, aby była wystarczająco mocna, aby nie uginała się, gdy jest wpychana do mózgu, ale wystarczająco cienka, aby nie powodować większych uszkodzeń.

Drugie końce przewodów są ze sobą sklejane, polerowane, a następnie dociskane do mikroprocesora z dziesiątkami tysięcy losowo rozmieszczonych podkładek, z których niektóre łączą się z przewodami. Te podkładki wykrywają sygnały elektryczne przekazywane przez przewody z mózgu, dzięki czemu można je rejestrować i analizować. Angle twierdzi, że łączenie tak wielu przewodów było tym, co w przeszłości powstrzymywało takie koncepcje.

W przypadku firmy Paradromics ostatecznym celem jest połączenie o wysokiej gęstości z ośrodkiem mowy w mózgu, które może pozwolić firmie na dotarcie do słów, o których mówi dana osoba. Ale jeśli technologia się sprawdzi, może również znacznie rozszerzyć zdolność neuronaukowców do słuchania, ponieważ duże zespoły neuronów generują złożone zachowania, łączą bodźce zmysłowe, a nawet tworzą samą świadomość.

ukryć