Kaynak
Bu rehber yardımcı oldu mu?
DoktorClub’da Keşfet
Yeni Nesil Beyin-Bilgisayar Arayüz Sistemlerine Doğru
Beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI'ler), bir gün beyin veya omurilik yaralanması olan kişilerin hareket etmelerine veya iletişim kurmalarına yardımcı olabilecek, yardımcı cihazlar olarak geliştirildiker. BCI sistemleri,…
Beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI'ler), bir gün beyin veya omurilik yaralanması olan kişilerin hareket etmelerine veya iletişim kurmalarına yardımcı olabilecek, yardımcı cihazlar olarak geliştirildiker. BCI sistemleri, beyindeki elektrik sinyallerini kaydeden ve bu sinyalleri bilgisayarlar veya robotik protezler gibi harici cihazları çalıştırmak için kullanan implante edilebilir sensörlere dayanıyor.
Mevcut BCI sistemlerinin çoğu, birkaç yüze kadar nöronu örneklemek için bir veya iki sensör kullanıyor, ancak sinirbilimciler, çok daha büyük beyin hücre gruplarından veri toplayabilen sistemlerle ilgileniyorlar.
Şu anda, bir araştırma ekibi, gelecekteki bir BCI sistemi için yeni bir konsepte doğru önemli bir adım attı: Her biri bir tuz tanesi büyüklüğünde, koordineli bir bağımsız, kablosuz mikro ölçekli sinir sensörleri ağı kullanan bir sistem, beyin aktivitesi… "Nörogrenler" olarak adlandırılan sensörler, nöronları ateşleyerek yapılan elektrik darbelerini bağımsız olarak kaydediyor ve sinyalleri, sinyalleri koordine eden ve işleyen merkezi bir merkeze kablosuz olarak gönderiyor.
12 Ağustos'ta Nature Electronics'te yayınlanan bir çalışmada, araştırma ekibi, bir kemirgende sinirsel aktiviteyi kaydetmek için bu tür yaklaşık 50 otonom nörogranin kullanımını gösterdi.
Araştırmacılar, sonuçların, bir gün beyin sinyallerinin benzeri görülmemiş bir ayrıntıda kaydedilmesini sağlayabilecek ve beynin nasıl çalıştığına dair yeni anlayışlara ve beyin - omurilik yaralanması olan insanlar için yeni tedavilerin önünü açabilecek sisteme doğru atılmış bir adım olduğunu söylüyor.
Brown's School of Engineering'de profesör ve çalışmanın kıdemli yazarı Arto Nurmikko, “Beyin-bilgisayar arayüzleri alanındaki en büyük zorluklardan biri, beyinde mümkün olduğunca çok noktayı araştırmak için mühendislik yöntemleridir. Şimdiye kadar, BCI'lerin çoğu monolitik cihazlardı. Ekibimizin fikri, bu monoliti serebral korteks boyunca dağıtılabilen küçük sensörlere bölmekti.” dedi.
Brown, Baylor Üniversitesi, San Diego'daki California Üniversitesi ve Qualcomm'dan uzmanların yer aldığı ekip, sistemi geliştirme çalışmalarına yaklaşık dört yıl önce başladı. Brown's Carney Beyin Bilimi Enstitüsü'ne bağlı olan Nurmikko, zorluğun iki kat olduğunu söyledi. İlk kısım, nöral sinyallerin tespit edilmesi, büyütülmesi ve küçük silikon nörograin çiplerine iletilmesiyle ilgili karmaşık elektroniklerin küçültülmesini gerektiriyordu. Ekip ilk olarak elektroniği bir bilgisayarda tasarlayıp simüle etti ve operasyonel çipler geliştirmek için birkaç üretim yinelemesinden geçti.
İkinci zorluk, bu küçük çiplerden sinyalleri alan vücut-harici iletişim merkezini geliştirmekti. Cihaz, kafatasının dışındaki kafa derisine yapışan, yaklaşık bir başparmak izi büyüklüğünde ince bir yamadan oluşuyor. Her biri kendi ağ adresine sahip olan sinir hücrelerinden gelen sinyalleri koordine etmek için bir ağ protokolü kullanan minyatür bir cep telefonu kulesi gibi çalışıyor. Yama ayrıca, minimum miktarda elektrik kullanarak çalışacak şekilde tasarlanmış nöro-tanelere kablosuz olarak güç sağlıyor.
Bu yeni çalışmanın amacı, sistemin canlı bir beyinden - bu durumda bir kemirgen beyninden - gelen sinir sinyallerini kaydedebildiğini göstermekti. Ekip şimdiye kadar, hayvanın beynin dış tabakası olan serebral korteksine 48 nörogren yerleştirdi ve spontan beyin aktivitesiyle ilişkili karakteristik sinir sinyallerini başarıyla kaydetti.
Mevcut BCI sistemlerinin çoğu, birkaç yüze kadar nöronu örneklemek için bir veya iki sensör kullanıyor, ancak sinirbilimciler, çok daha büyük beyin hücre gruplarından veri toplayabilen sistemlerle ilgileniyorlar.
Şu anda, bir araştırma ekibi, gelecekteki bir BCI sistemi için yeni bir konsepte doğru önemli bir adım attı: Her biri bir tuz tanesi büyüklüğünde, koordineli bir bağımsız, kablosuz mikro ölçekli sinir sensörleri ağı kullanan bir sistem, beyin aktivitesi… "Nörogrenler" olarak adlandırılan sensörler, nöronları ateşleyerek yapılan elektrik darbelerini bağımsız olarak kaydediyor ve sinyalleri, sinyalleri koordine eden ve işleyen merkezi bir merkeze kablosuz olarak gönderiyor.
12 Ağustos'ta Nature Electronics'te yayınlanan bir çalışmada, araştırma ekibi, bir kemirgende sinirsel aktiviteyi kaydetmek için bu tür yaklaşık 50 otonom nörogranin kullanımını gösterdi.
Araştırmacılar, sonuçların, bir gün beyin sinyallerinin benzeri görülmemiş bir ayrıntıda kaydedilmesini sağlayabilecek ve beynin nasıl çalıştığına dair yeni anlayışlara ve beyin - omurilik yaralanması olan insanlar için yeni tedavilerin önünü açabilecek sisteme doğru atılmış bir adım olduğunu söylüyor.
Brown's School of Engineering'de profesör ve çalışmanın kıdemli yazarı Arto Nurmikko, “Beyin-bilgisayar arayüzleri alanındaki en büyük zorluklardan biri, beyinde mümkün olduğunca çok noktayı araştırmak için mühendislik yöntemleridir. Şimdiye kadar, BCI'lerin çoğu monolitik cihazlardı. Ekibimizin fikri, bu monoliti serebral korteks boyunca dağıtılabilen küçük sensörlere bölmekti.” dedi.
Brown, Baylor Üniversitesi, San Diego'daki California Üniversitesi ve Qualcomm'dan uzmanların yer aldığı ekip, sistemi geliştirme çalışmalarına yaklaşık dört yıl önce başladı. Brown's Carney Beyin Bilimi Enstitüsü'ne bağlı olan Nurmikko, zorluğun iki kat olduğunu söyledi. İlk kısım, nöral sinyallerin tespit edilmesi, büyütülmesi ve küçük silikon nörograin çiplerine iletilmesiyle ilgili karmaşık elektroniklerin küçültülmesini gerektiriyordu. Ekip ilk olarak elektroniği bir bilgisayarda tasarlayıp simüle etti ve operasyonel çipler geliştirmek için birkaç üretim yinelemesinden geçti.
İkinci zorluk, bu küçük çiplerden sinyalleri alan vücut-harici iletişim merkezini geliştirmekti. Cihaz, kafatasının dışındaki kafa derisine yapışan, yaklaşık bir başparmak izi büyüklüğünde ince bir yamadan oluşuyor. Her biri kendi ağ adresine sahip olan sinir hücrelerinden gelen sinyalleri koordine etmek için bir ağ protokolü kullanan minyatür bir cep telefonu kulesi gibi çalışıyor. Yama ayrıca, minimum miktarda elektrik kullanarak çalışacak şekilde tasarlanmış nöro-tanelere kablosuz olarak güç sağlıyor.
Bu yeni çalışmanın amacı, sistemin canlı bir beyinden - bu durumda bir kemirgen beyninden - gelen sinir sinyallerini kaydedebildiğini göstermekti. Ekip şimdiye kadar, hayvanın beynin dış tabakası olan serebral korteksine 48 nörogren yerleştirdi ve spontan beyin aktivitesiyle ilişkili karakteristik sinir sinyallerini başarıyla kaydetti.