下一代大脑 - 计算机接口

脑电脑接口BCIs是新兴的辅助设备，可能有一天会帮助大脑或脊椎受伤的人移动或交流。BCI系统依赖于可植入的传感器来记录大脑中的电信号，并使用这些信号来驱动外部设备，如计算机或机器人假肢。目前大多数BCI系统使用一个或两个传感器来采集多达几百个神经元的样本，但神经科学家感兴趣的是能够从更大的脑细胞群中收集数据的系统。

在一项研究中发表于8月12日在自然电子产品中，研究小组证明了使用近50种这种自主神经预热以记录啮齿动物的神经活动。研究人员所说的结果是迈向一个系统的一步，这可能有一天能够以前所未有的细节能够记录大脑信号，从而导致大脑如何运作和脑部损伤的人的新疗法和新的疗法。

“脑机接口领域的一大挑战是用工程方法尽可能多地探测大脑中的点，”布朗大学工程学院教授、该研究的资深作者阿尔托·努尔米科(Arto Nurmikko)说。“到目前为止，大多数bci都是单片设备——有点像小针床。我们团队的想法是把巨石拆成小块传感器可以分布在大脑皮层。这就是我们在这里能够证明的。”

该团队包括棕色，贝勒大学，加州大学在圣地亚哥和高通公司的专家开始大约四年前开发系统的工作。Nurmikko表示，挑战是两倍，纽伦基曾与棕色的Carney脑科学研究所相关联。第一部分需要缩小涉及检测，放大和传输神经信号的复杂电子器件进入微小的硅神经屑芯片。该团队首先在计算机上设计和模拟了电子产品，并经过几种制造迭代来开发操作芯片。

第二个挑战正在开发身体外部通信集线器，接收来自那些微小芯片的信号。该设备是一个薄的贴片，关于拇指打印的大小，它连接到头骨外的头皮。它类似于一个微型蜂窝电话塔，采用网络协议来协调来自神经预热的信号，每个都具有自己的网络地址。贴片还提供电力无线对于旨在使用最小电力运行的神经预热。

“这项工作是一个真正的多学科挑战，”棕色和研究领先作者的博士李·李·李·李说。“我们必须在电磁，射频通信，电路设计，制造和神经科学的专业知识集中在一起来设计和操作神经灌注系统。”

这项新研究的目标是证明该系统可以记录来自活大脑的神经信号——在这种情况下，是啮齿动物的大脑。研究小组将48个神经颗粒放置在动物的大脑皮层(大脑的外层)上，成功地记录了与自发大脑活动相关的特征神经信号。

该团队还测试了设备刺激大脑的能力以及从中的记录。刺激是用可以激活神经活动的微小电脉冲完成的。研究人员希望，刺激由相同的枢纽坐标，坐标，可以抵御神经记录，并且可以一天恢复损失疾病或伤害的脑功能。

这只动物的大脑体积将研究小组限制在48个神经颗粒上，但数据表明，目前系统的配置可以支持770个神经颗粒。最终，该团队设想扩大到数千个神经颗粒，这将提供目前无法实现的大脑活动图像。

“这是一个具有挑战性的努力，因为系统要求以每秒秒的速率同时无线电力传输和网络，并且这必须在极其紧密的硅面积和功率限制下实现，”副词梁先生表示Baylor电脑工程系教授。“我们的团队推动了分布式神经植入物的信封。”

有更多的工作要做，使完整的系统成为现实，但研究人员表示，该研究代表了这种方向的关键步骤。“我们的希望是，我们最终能够制定一个系统，为大脑和新疗法提供新的科学洞察力，这些疗法可以帮助受损受损受伤的人们的影响，”Nurmikko说。