Bagaimana Implan Baru Membantu Tautan Otak Ke Komputer

prestasi whiteMocca / Shutterstock, CC BY-SA

Cyborg tidak lagi fiksi ilmiah. Bidang antarmuka mesin otak (BMI) - yang menggunakan elektroda, sering ditanamkan ke otak, untuk menerjemahkan informasi neuron menjadi perintah yang mampu mengendalikan sistem eksternal seperti komputer atau lengan robot - sebenarnya telah ada selama beberapa waktu. Perusahaan Pengusaha Elon Musk, Neuralink, bertujuan untuk menguji sistem BMI mereka pada pasien manusia pada akhir 2020.

Dalam jangka panjang, perangkat BMI dapat membantu memantau dan mengobati gejala gangguan neurologis dan mengontrol anggota tubuh buatan. Tetapi mereka juga bisa memberikan cetak biru untuk merancang kecerdasan buatan dan bahkan memungkinkan komunikasi otak-ke-otak langsung. Namun, untuk saat ini, tantangan utama adalah mengembangkan BMI yang menghindari kerusakan jaringan otak dan sel selama implantasi dan operasi.

BMI telah ada selama lebih dari satu dekade, membantu orang-orang yang kehilangan kemampuan untuk mengontrol anggota tubuh mereka, sebagai contoh. Namun, implan konvensional - yang sering terbuat dari silikon - adalah perintah yang besarnya lebih keras daripada jaringan otak yang sebenarnya rekaman dan kerusakan tidak stabil ke jaringan otak sekitarnya.

Mereka juga dapat menyebabkan imun respon di mana otak menolak implan. Ini karena otak manusia kita seperti benteng yang dijaga, dan sistem neuroimun - seperti tentara di benteng tertutup ini - akan melindungi neuron (sel-sel otak) dari pengganggu, seperti patogen atau BMI.

Perangkat yang fleksibel

Untuk menghindari kerusakan dan respons imun, para peneliti semakin berfokus pada pengembangan apa yang disebut "BMI fleksibel". Ini jauh lebih lembut daripada implan silikon dan mirip dengan jaringan otak yang sebenarnya.

Bagaimana Implan Baru Membantu Tautan Otak Ke Komputer Wafer puluhan ribu elektroda fleksibel, masing-masing jauh lebih kecil dari rambut. Steve Jurvetson / Flickr, CC BY-SA

Misalnya, Neuralink membuat desain pertamanya “utas” fleksibel dan inserter - probe kecil seperti benang, yang jauh lebih fleksibel daripada implan sebelumnya - untuk menghubungkan otak manusia langsung ke komputer. Ini dirancang untuk meminimalkan kemungkinan respon imun otak menolak elektroda setelah dimasukkan selama operasi otak.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Sementara itu, peneliti dari Kelompok Lieber di Universitas Harvard baru-baru ini merancang penyelidikan mini mesh yang terlihat sangat mirip neuron nyata sehingga otak tidak dapat mengidentifikasi para penipu. Ini elektronik yang terinspirasi bio terdiri dari elektroda platinum dan kabel emas ultra tipis yang dienkapsulasi oleh polimer dengan ukuran dan fleksibilitas yang mirip dengan badan sel neuron dan serat saraf saraf.

Penelitian tentang tikus telah menunjukkan hal itu probe seperti neuron jangan mendapatkan respons imun ketika dimasukkan ke dalam otak. Mereka mampu memonitor fungsi dan migrasi neuron.

Pindah ke sel

Sebagian besar BMI yang digunakan saat ini mengambil sinyal otak listrik yang bocor di luar neuron. Jika kita memikirkan sinyal saraf seperti suara yang dihasilkan di dalam ruangan, maka cara perekaman saat ini adalah mendengarkan suara di luar ruangan. Sayangnya, intensitas sinyal sangat berkurang oleh efek penyaringan dinding - membran neuron.

Untuk mencapai pembacaan fungsional yang paling akurat untuk menciptakan kontrol yang lebih besar untuk anggota tubuh buatan misalnya, alat perekam elektronik perlu mendapatkan akses langsung ke interior neuron. Metode konvensional yang paling banyak digunakan untuk perekaman intraseluler ini adalah "elektroda penjepit tambalan": tabung kaca berlubang yang diisi dengan larutan elektrolit dan elektroda perekam yang dihubungkan dengan membran sel yang terisolasi. Tapi ujung selebar mikro menyebabkan kerusakan permanen pada sel. Terlebih lagi, itu hanya dapat merekam beberapa sel sekaligus.

Untuk mengatasi masalah ini, kami baru-baru ini mengembangkan a jepit rambut transistor 3D nanowire seperti hairpin dan menggunakannya untuk membaca aktivitas listrik intraseluler dari beberapa neuron. Yang penting, kami dapat melakukan ini tanpa kerusakan seluler yang dapat diidentifikasi. Kawat nano kami sangat tipis dan fleksibel, dan mudah ditekuk ke dalam bentuk jepit rambut - transistor hanya sekitar 15x15x50 nanometer. Jika neuron seukuran ruangan, transistor ini akan seukuran kunci pintu.

Dilapisi dengan zat yang meniru nuansa membran sel, probe nanowire ultra kecil, fleksibel ini dapat melintasi membran sel dengan sedikit usaha. Dan mereka dapat merekam obrolan intraseluler dengan tingkat ketepatan yang sama dengan pesaing terbesar mereka: elektroda penjepit tempel.

Jelas bahwa kemajuan ini merupakan langkah penting menuju BMI yang akurat dan aman yang akan diperlukan jika kita ingin mencapai tugas yang kompleks seperti komunikasi otak-ke-otak.

Ini mungkin terdengar agak menakutkan tetapi, pada akhirnya, jika para profesional medis kita terus memahami tubuh kita dengan lebih baik dan membantu kita mengobati penyakit dan hidup lebih lama, adalah penting bahwa kita terus mendorong batas-batas ilmu pengetahuan modern untuk memberi mereka yang terbaik alat untuk melakukan pekerjaan mereka. Agar ini dimungkinkan, persimpangan minimal invasif antara manusia dan mesin tidak bisa dihindari.Percakapan

tentang Penulis

Yunlong Zhao, Dosen Penyimpanan Energi dan Bioelektronika, Universitas Surrey

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}