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脑机接口

研究人员展示了灵活的大脑接口

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由一组研究人员领导的新项目展示了如何将超薄,灵活的神经接口植入大脑。该接口由数千个电极组成,可以持续六年以上。 

结果发表在上个月的杂志上 科学转化医学。研究人员包括杜克大学生物医学工程助理教授乔纳森·温文蒂;西北大学材料科学与工程,生物医学工程与神经外科的路易斯·辛普森(Louis Simpson)和金伯利·奎里(John Kimberly Querrey)教授约翰·罗杰斯(John Rogers);纽约大学神经科学教授Bijan Pesaran。 

大脑中周围传感器的挑战

Viventi谈到让传感器在大脑中工作的困难。 

“尝试让这些传感器在大脑中工作就像在海洋中扔掉可折叠的灵活智能手机,并期望它能够工作70年,” said Viventi. “Except we’所制造的设备比目前市场上的手机更薄,更灵活。那’s the challenge.”

将异物引入大脑时,存在许多困难的挑战。它们必须能够存在于腐蚀性,含盐的环境中,并且周围的组织和免疫系统会攻击物体。 

在谈论电气设备时,难度甚至更大。大多数长期可植入设备均采用激光焊接的钛金属外壳进行气密密封。 

“为此类植入物建造防水,大体积的外壳代表了一种工程挑战,” Rogers said. “We’在此再次报道了成功开发出具有类似隔离度的材料,但其薄而柔软的薄膜比一张纸薄一百倍。”

由于人脑的布局,空间和灵活性非常重要。人脑由数百亿个神经元组成,但是现有的神经接口只能采样大约一百个位置。这一具体挑战导致研究人员团队开发了新方法。 

“您需要将电子设备移至传感器本身,并开发可以处理多个输入信号的本地智能,” said Viventi. “这就是数码相机的工作方式。您可以拥有数千万个像素,而无需数以千万计的导线,因为许多像素共享相同的数据通道。”

研究人员能够提出厚度为25微米,由360个电极组成的柔性神经装置。  

“我们之前尝试过很多策略。沉积所需厚度的聚合物会导致缺陷,导致缺陷,而较厚的聚合物则不能’具有所需的灵活性,” said Viventi. “但是我们终于找到了一种可以使所有人持久的策略,现在已经使其在大脑中起作用。”

虚拟动作中的神经接口

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二氧化硅层

这篇论文演示了热生长的小于一微米厚的二氧化硅层如何帮助驯服大脑内的环境。降解速率为每天0.46纳米,但是少量可以溶解到体内而不会造成任何问题。 

研究人员还演示了设备中的电极如何使用电容感应来检测神经活动。 

新的进展只是进一步推广该技术的第一步。该团队现在正在努力将原型从1,000个电极增加到65,000个以上。 

“我们的目标之一是创建一种新型的视觉假体,该假体可以与大脑直接互动,从而可以为视神经受损的人恢复至少一定的视力,” said Viventi. “但是,我们也可以使用这些类型的设备来控制其他类型的假肢或在广泛的神经科学研究项目中使用。”

 

亚历克斯·麦克法兰(Alex McFarland)是一位历史学家和新闻工作者,报道了人工智能的最新发展。