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腦機(jī)接口新進(jìn)展:有望建立高速神經(jīng)寬帶接口

近日,美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)關(guān)于腦機(jī)接口的項(xiàng)目又有了新進(jìn)展,其中參與該項(xiàng)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(jì)算機(jī)的新技術(shù),將實(shí)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。

 高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計(jì)算機(jī)之間傳輸速度達(dá)新高

此前7月份的時(shí)候,Paradromics獲得了美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署資助的1800萬美元,以用來開發(fā)人造植入設(shè)備,F(xiàn)在,該公司表示,預(yù)計(jì)將于2021年開始針對(duì)該設(shè)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

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(fù)失去談話能力的人的語言表達(dá)功能,如幫助物理學(xué)家史蒂芬·霍金的Lou Gehrig病患者。

對(duì)此,Paradromics公司首席執(zhí)行官M(fèi)att Angle表示:“當(dāng)您將大腦連接到電腦時(shí),您可以將大腦連接到計(jì)算機(jī)的任何硬件配置上,實(shí)現(xiàn)如語音、視頻等功能。醫(yī)學(xué)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(jī)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!

腦機(jī)接口新進(jìn)展:有望建立高速神經(jīng)寬帶接口

目前,關(guān)于腦機(jī)接口技術(shù)的最新進(jìn)展是癱瘓患者可以利用大腦的意識(shí),通過神經(jīng)植入物來控制假肢,該技術(shù)甚至讓使用者對(duì)假肢的接觸有些微的感覺。同時(shí),在視覺研究領(lǐng)域,已有一種視網(wǎng)膜植入物可以通過腦機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)視網(wǎng)膜色素沉著癥患者的視覺的“恢復(fù)”。

但是該領(lǐng)域的一個(gè)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(hào)傳輸?shù)膸挕?/p>

 高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計(jì)算機(jī)之間傳輸速度達(dá)新高

現(xiàn)在最先進(jìn)的技術(shù),體現(xiàn)在一個(gè)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(gè)電極。

但Paradromics希望,當(dāng)猶他陣列部署到幾十個(gè)電極的情況下,獨(dú)立信道的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)十萬個(gè)。對(duì)此,Angle說道:“如果100個(gè)信道就可以達(dá)到現(xiàn)在的水平,那十萬個(gè)甚至一百萬個(gè)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(shí)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(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì),每個(gè)厘米寬的芯片可容納約50000個(gè)超薄的微線,該芯片放置在大腦上。

其中,每個(gè)微線連接3-5個(gè)個(gè)體神經(jīng)元,故而NIOB可以通過與神經(jīng)元的電活動(dòng)相互作用實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。每次神經(jīng)元發(fā)射信號(hào)時(shí),就會(huì)釋放電脈沖,而這些脈沖會(huì)被微線記錄下來。通過微線,大腦能夠與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互換。

 高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計(jì)算機(jī)之間傳輸速度達(dá)新高

據(jù)了解,布朗大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)也在共同進(jìn)行此項(xiàng)目的研究。

值得注意的是,為了達(dá)到預(yù)期的信號(hào)強(qiáng)度,目前微絲必須放置在腦中,這意味著植入NIOB需要進(jìn)行一次風(fēng)險(xiǎn)極高的手術(shù)。

對(duì)此,Angel表示,腦外科手術(shù)雖然是侵入性的,但人們需要它。

隨著項(xiàng)目的一步步推進(jìn),腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)愈加成熟,但筆者認(rèn)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(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)非侵入式腦機(jī)接口,以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的完善,并減少對(duì)患者的傷害。

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