Key Takeaways
- Forscher der Brown University haben eine neue Methode zur Überwachung von Gehirnströmen mithilfe winziger Mikrochips entwickelt.
- Die Erfindung ist der neueste Schritt auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Gehirn-Maschine-Schnittstellen.
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Gehirnschnittstellensysteme könnten Patienten mit Hirnverletzungen helfen oder sogar Ihr Auto steuern.
Technologie, die es Computern ermöglicht, Ihre Gedanken zu lesen, könnte durch neue Forschungsergebnisse einen Schub erh alten.
Wissenschaftler haben ein System entwickelt, das Silizium-Mikrochips verwendet, um die Gehirnaktivität aufzuzeichnen und an einen Computer zu übertragen, so eine aktuelle Veröffentlichung. Winzige Chips werden auf der Gehirnoberfläche oder im Gewebe angebracht, um mehr neuronale Signale zu sammeln als andere Gehirnimplantate. Die Erfindung ist der neueste Schritt auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Gehirn-Maschine-Schnittstellen.
"Voll funktionsfähige Schnittstellen für die tiefe Hirnstimulation und kombinierte Stimulation und Aufzeichnung sind derzeit verfügbar und werden iterativ mit immer größerer Raffinesse, Komplexität und Fähigkeiten verbessert", Dr. James Giordano, Neurologieprofessor an der Georgetown University Medical Center, sagte Lifewire in einem E-Mail-Interview.
"Jedoch beinh alten alle derzeit verfügbaren Systeme irgendeine Form von invasiver neurochirurgischer Implantation, und dies ist zumindest in gewissem Maße ein limitierender Faktor."
Gedankenleser
Die Forscher der Brown University, die die neuen Chips entwickelt haben, sagen, dass die Sensoren, die als "Neurograins" bezeichnet werden, unabhängig voneinander die elektrischen Impulse aufzeichnen, die von feuernden Neuronen erzeugt werden. Die Chips senden die Signale drahtlos an einen zentralen Hub, der die Signale koordiniert und verarbeitet.
In ihrer Studie demonstrierte das Forschungsteam die Verwendung von etwa 50 Neurograins zur Aufzeichnung der Gehirnaktivität bei einem Nagetier. Das System könnte es eines Tages ermöglichen, Gehirnsignale detaillierter aufzuzeichnen als bestehende Methoden.
"Eine der großen Herausforderungen auf dem Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellen besteht darin, so viele Punkte im Gehirn wie möglich zu untersuchen", sagte Arto Nurmikko, Professor an der Brown's School of Engineering und leitender Autor der Studie, sagte in einer Pressemitteilung. „Bisher waren die meisten BCIs monolithische Geräte – ein bisschen wie kleine Nadelbetten. Die Idee unseres Teams war, diesen Monolithen in winzige Sensoren zu zerlegen, die über die Großhirnrinde verteilt werden konnten.“
Gehirnschnittstellen könnten schwer motorisch behinderten Menschen helfen, leichter zu kommunizieren und Bewegungen wie Anziehen, Essen und Körperpflege auszuführen, sagte Nicholas Hatsopoulos, ein Neurowissenschaftler an der University of Chicago, Lifewire in einem E-Mail-Interview.
Eine Herausforderung besteht darin, "Elektroden zu entwickeln, die minimalinvasiv sind und mehr Neuronen aufzeichnen können", sagte er.
Fahren durch Gehirnwellen
Fahrer könnten auch von Computern profitieren, die Ihr Gehirn lesen. Nissan sagte kürzlich, es arbeite an einem Autosteuerungssystem mit Gehirnschnittstelle, das das Fahrzeug verlangsamen oder das Lenkrad schneller bewegen könnte als die Körperbewegungen des Fahrers.
Die meisten Fahrer würden jedoch wahrscheinlich etwas dagegen haben, Gehirnimplantate zu haben, um ihre Gedanken zu überwachen. Das Unternehmen Freer Logic hat eine Neurotechnologie entwickelt, die in die Kopfstütze eines Autos, einen Bürostuhl, eine Matratze oder ein Kissen eingebettet ist.
Eine der großen Herausforderungen auf dem Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellen besteht darin, Wege zu entwickeln, um so viele Punkte im Gehirn wie möglich zu untersuchen.
Peter Freer, der Präsident von Freer Logic, sagte Lifewire in einem E-Mail-Interview, dass die Erfindung von Automobil- und Luftfahrtunternehmen "bedeutenden Tests" unterzogen wurde.
"Die eingebettete Neurotechnologie überwacht das Gehirn eines Fahrers über ein diskretes, unsichtbares Sensorsystem", sagte Freer. "Es kann Schläfrigkeit und Ermüdung des Fahrers, kognitive Belastung, Stress, Ablenkung und mehr für die Sicherheit erkennen. Es kann zur Unterh altungssteuerung im Fahrzeug und zur Steuerung von Funktionen verwendet werden."
Allerdings ist es noch ein langer Weg, bis Gehirn-Computational-Interfaces all das leisten können, was die Wissenschaftler erhoffen. Zum Beispiel können aktuelle Systeme immer noch keine spezifischen Aktivitäten von neurologischen Knoten und Netzwerken erfassen, sagte Giordano.
"Das Computersystem muss neuronale Signale übersetzen und transkribieren, die Genauigkeit, Bedeutung und den Wert neuronaler Signale interpretieren; dann diese Signale an einen Maschineneffektor ausgeben und an die neurologischen Mechanismen zurückmelden, um einen bidirektionalen Weg zu entwickeln, " fügte er hinzu.
Eine weitere Hürde ist die Entwicklung von Sensoren, die in das Gehirn implantiert werden und jahrelang Signale aufzeichnen können, ohne vom Körper abgewiesen zu werden, sagte Hatsopoulos.
Wenn die technischen Herausforderungen überwunden werden können, könnten Hirnschnittstellen zur Behandlung neurologischer Erkrankungen, neuropsychiatrischer Störungen und neurologischer Verletzungen verwendet werden, oder "mit anderen Worten, um ein 'gebrochenes Gehirn' zu reparieren", sagte Giordano.
