腦機接口新進展:有望建立高速神經(jīng)寬帶接口
近日,美國國防高級研究計劃局(DARPA)關于腦機接口的項目又有了新進展,其中參與該項目的一家名為Paradromics的初創(chuàng)公司表示,現(xiàn)在正在致力于開發(fā)一種將大腦連接到計算機的新技術,將實現(xiàn)以每秒千兆比特的速度傳輸數(shù)據(jù),從而創(chuàng)建高速的神經(jīng)寬帶接口。
此前7月份的時候,Paradromics獲得了美國國防部高級研究計劃署資助的1800萬美元,以用來開發(fā)人造植入設備,F(xiàn)在,該公司表示,預計將于2021年開始針對該設備進行臨床試驗。
近期,該公司專注于研發(fā)一種“皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器”來恢復失去談話能力的人的語言表達功能,如幫助物理學家史蒂芬·霍金的Lou Gehrig病患者。
對此,Paradromics公司首席執(zhí)行官Matt Angle表示:“當您將大腦連接到電腦時,您可以將大腦連接到計算機的任何硬件配置上,實現(xiàn)如語音、視頻等功能。醫(yī)學上,醫(yī)生無法輕易地讓人的眼睛重新看見光明。但是,通過用腦機接口代替人體的神經(jīng)連接,可以顯著改善此前麻煩不斷的生活!
目前,關于腦機接口技術的最新進展是癱瘓患者可以利用大腦的意識,通過神經(jīng)植入物來控制假肢,該技術甚至讓使用者對假肢的接觸有些微的感覺。同時,在視覺研究領域,已有一種視網(wǎng)膜植入物可以通過腦機接口技術實現(xiàn)對視網(wǎng)膜色素沉著癥患者的視覺的“恢復”。
但是該領域的一個重大突出問題還在于如何快速地向大腦發(fā)送更多信息,換言之,就是如何增加信號傳輸?shù)膸挕?/p>
現(xiàn)在最先進的技術,體現(xiàn)在一個叫做猶他陣列的系統(tǒng)中,該系統(tǒng)一次可以在大腦中安裝128個電極。
但Paradromics希望,當猶他陣列部署到幾十個電極的情況下,獨立信道的數(shù)量可以達到數(shù)十萬個。對此,Angle說道:“如果100個信道就可以達到現(xiàn)在的水平,那十萬個甚至一百萬個信道可以做的就非常之多了!
為此,該公司正在開發(fā)神經(jīng)輸入輸出總線(NIOB),以實現(xiàn)一種能夠閱讀和刺激大腦的腦調(diào)制解調(diào)器。NIOB采用的是可擴展的模塊化設計,每個厘米寬的芯片可容納約50000個超薄的微線,該芯片放置在大腦上。
其中,每個微線連接3-5個個體神經(jīng)元,故而NIOB可以通過與神經(jīng)元的電活動相互作用實現(xiàn)信號的傳輸。每次神經(jīng)元發(fā)射信號時,就會釋放電脈沖,而這些脈沖會被微線記錄下來。通過微線,大腦能夠與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互換。
據(jù)了解,布朗大學和哥倫比亞大學也在共同進行此項目的研究。
值得注意的是,為了達到預期的信號強度,目前微絲必須放置在腦中,這意味著植入NIOB需要進行一次風險極高的手術。
對此,Angel表示,腦外科手術雖然是侵入性的,但人們需要它。
隨著項目的一步步推進,腦機接口技術將會愈加成熟,但筆者認為,采取侵入性的方式終究不是優(yōu)選,未來可以融合新材料等相關技術,實現(xiàn)非侵入式腦機接口,以實現(xiàn)技術的完善,并減少對患者的傷害。
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