Technologia ultradźwiękowa do dekodowania aktywności mózgu dla interfejsów mózg-maszyna

Naukowcy z Caltech opracowali nieinwazyjny funkcjonalny system ultradźwiękowy, który może wykrywać aktywność mózgu poprzez słuchanie niewielkich zmian w przepływie krwi w mózgu. System mógłby stanowić realną alternatywę dla inwazyjnych elektrod, które są wszczepiane do mózgu jako interfejsy mózgu-maszyny, takie jak te stosowane w protetyce. Jak dotąd system może wykrywać aktywność mózgu odpowiadającą określonemu ruchowi ciała u naczelnych innych niż ludzie, zanim ten ruch nastąpi.

Interfejsy mózgu i maszyny są bardzo obiecujące dla osób z paraliżem, jeśli chodzi o kontrolowanie różnych technologii wspomagających, takich jak wózki inwalidzkie i urządzenia protetyczne. Jednak potrzeba wszczepienia elektrod do mózgu może dać wiele do myślenia. Najnowsze badanie wykazało, że funkcjonalne USG może być realną alternatywą.

„Inwazyjne formy interfejsów mózg-maszyna mogą już przywracać ruch tym, którzy utracili go z powodu urazu neurologicznego lub choroby” – powiedział Sumner Norman, badacz zaangażowany w badanie, w komunikacie Caltech. „Niestety, tylko nieliczni z najcięższymi paraliżami kwalifikują się i chcą mieć wszczepione elektrody do mózgu. Funkcjonalne USG to niezwykle ekscytująca nowa metoda rejestrowania szczegółowej aktywności mózgu bez uszkadzania tkanki mózgowej. Przekroczyliśmy granice neuroobrazowania ultradźwiękowego i byliśmy zachwyceni, że może przewidzieć ruch. Najbardziej ekscytujące jest to, że ultrasonografia funkcjonalna jest młodą techniką o ogromnym potencjale – to dopiero pierwszy krok w dostarczaniu większej liczbie osób wydajnego, mniej inwazyjnego BMI ”.

Szczegóły układu naczyniowego w mózgu naczelnych innych niż człowiek, zobrazowane za pomocą funkcjonalnego ultrasonografii.

Nowa technika polega na wszczepieniu do czaszki małego okienka przepuszczającego ultradźwięki (oto przykład), które jest znacznie mniej inwazyjne niż elektrody wszczepiane bezpośrednio. Sygnały ultradźwiękowe mogą następnie nieinwazyjnie przechodzić do mózgu i identyfikować wzrost przepływu krwi w określonych obszarach mózgu. Jak dotąd technologia została przetestowana pod kątem jej potencjału w dekodowaniu zamiarów poruszania się u naczelnych innych niż ludzie.

„Pierwszym kamieniem milowym było pokazanie, że ultradźwięki mogą wychwytywać sygnały mózgowe związane z planowaniem ruchu fizycznego” – powiedział David Maresca, inny badacz zaangażowany w badanie. „Funkcjonalne obrazowanie ultrasonograficzne pozwala na rejestrowanie tych sygnałów z 10-krotnie większą czułością i lepszą rozdzielczością niż funkcjonalny rezonans magnetyczny. To odkrycie leży u podstaw sukcesu połączenia mózg-maszyna w oparciu o funkcjonalne ultradźwięki ”.

Studiować w Neuron: Jednoprocesowe dekodowanie zamiarów ruchu za pomocą funkcjonalnego neuroobrazowania ultrasonograficznego

Przez: Caltech

Conn Hastings

Conn Hastings uzyskał tytuł doktora w Royal College of Surgeons w Irlandii za swoją pracę w zakresie dostarczania leków, badając potencjał hydrożeli do wstrzykiwania w dostarczaniu komórek, leków i nanocząsteczek w leczeniu raka i chorób układu krążenia. Po uzyskaniu doktoratu i ukończeniu rocznych badań podoktoranckich Conn kontynuował karierę w wydawnictwie akademickim, zanim został pełnoetatowym pisarzem naukowym i redaktorem, łącząc swoje doświadczenie w naukach biomedycznych z pasją do komunikacji pisemnej.


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *