كيف يزرع جديدة تساعد على ربط العقول لأجهزة الكمبيوتر

تكنولوجيا
whiteMocca / شترستوك, CC BY-SA

سايبورغ لم تعد خيال علمي. إن مجال واجهات آلة الدماغ (BMI) - التي تستخدم أقطاب كهربائية ، غالبًا ما يتم زرعها في الدماغ ، لترجمة المعلومات العصبية إلى أوامر قادرة على التحكم في الأنظمة الخارجية مثل الكمبيوتر أو الذراع الآلية - كانت موجودة بالفعل لبعض الوقت. شركة Entrepreneur Elon Musk ، Neuralink ، تهدف إلى اختبار نظم مؤشر كتلة الجسم الخاصة بهم على مريض بشري بنهاية 2020.

على المدى الطويل ، قد تساعد أجهزة مؤشر كتلة الجسم في مراقبة وعلاج أعراض الاضطرابات العصبية والسيطرة على الأطراف الصناعية. لكن يمكنهم أيضًا تقديم مخطط لتصميم الذكاء الاصطناعي وحتى تمكين الاتصال المباشر من المخ إلى الدماغ. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، يتمثل التحدي الرئيسي في تطوير مؤشرات كتلة الجسم التي تتجنب إتلاف أنسجة المخ والخلايا أثناء الزرع والتشغيل.

لقد كان مؤشر كتلة الجسم موجودًا منذ أكثر من عقد ، مما يساعد الأشخاص الذين فقدوا القدرة للسيطرة على أطرافهم، فمثلا. ومع ذلك ، فإن عمليات الزرع التقليدية - غالبًا ما تكون مصنوعة من السيليكون - هي أوامر من حيث الحجم أقوى من أنسجة المخ الفعلية ، مما يؤدي إلى ذلك التسجيلات غير المستقرة والأضرار إلى أنسجة المخ المحيطة.

يمكن أن يؤدي أيضا إلى استجابة مناعية حيث يرفض الدماغ الزرع. وذلك لأن دماغنا البشري يشبه الحصن الخاضع للحراسة ، وأن نظام المناعة العصبية - مثل الجنود في هذه القلعة المغلقة - سوف يحمي الخلايا العصبية (خلايا المخ) من المتطفلين ، مثل مسببات الأمراض أو BMI.

أجهزة مرنة

لتجنب الضرر والاستجابات المناعية ، يركز الباحثون بشكل متزايد على تطوير ما يسمى "مؤشر كتلة الجسم المرن". هذه هي أنعم بكثير من يزرع السيليكون وتشبه أنسجة المخ الفعلية.

كيف يزرع جديدة تساعد على ربط العقول لأجهزة الكمبيوتررقاقة من عشرات الآلاف من الأقطاب الكهربائية المرنة ، كل منها أصغر بكثير من الشعر. ستيف جورفتسون / فليكر, CC BY-SA

على سبيل المثال ، صنع Neuralink أول تصميم له مرنة "المواضيع" و inserter - تحقيقات صغيرة تشبه الخيوط ، وهي أكثر مرونة من عمليات الزرع السابقة - لربط الدماغ البشري مباشرة بجهاز الكمبيوتر. تم تصميم هذه لتقليل فرصة استجابة الدماغ المناعية لرفض الأقطاب الكهربائية بعد الإدراج أثناء جراحة الدماغ.


الحصول على أحدث من InnerSelf


وفي الوقت نفسه ، من الباحثين من مجموعة ليبر في جامعة هارفارد صممت مؤخرًا مسبارًا صغيرًا يشبه إلى حد كبير الخلايا العصبية الحقيقية بحيث يتعذر على المخ التعرف على المحتالين. هؤلاء الالكترونيات الحيوية مستوحاة يتكون من أقطاب البلاتين وأسلاك ذهبية رقيقة للغاية مغلفة بواسطة البوليمر مع حجم ومرونة مماثلة لأجسام الخلايا العصبية والألياف العصبية.

وقد أظهرت الأبحاث على القوارض أن هذا تحقيقات تشبه الخلايا العصبية لا تثير استجابة مناعية عند إدخالها في المخ. فهي قادرة على مراقبة كل وظيفة وهجرة الخلايا العصبية.

الانتقال إلى الخلايا

معظم مؤشرات كتلة الجسم المستخدمة اليوم تلتقط إشارات الدماغ الكهربائية التي تسربت خارج الخلايا العصبية. إذا فكرنا في الإشارة العصبية كصوت تم إنشاؤه داخل الغرفة ، فإن الطريقة الحالية للتسجيل هي الاستماع إلى الصوت خارج الغرفة. لسوء الحظ ، يتم تقليل شدة الإشارة إلى حد كبير بسبب تأثير ترشيح الجدار - أغشية الخلايا العصبية.

لتحقيق أدق القراءات الوظيفية من أجل خلق سيطرة أكبر على الأطراف الصناعية على سبيل المثال ، تحتاج أجهزة التسجيل الإلكترونية إلى الوصول المباشر إلى المناطق الداخلية للخلايا العصبية. الطريقة التقليدية الأكثر استخدامًا لهذا التسجيل داخل الخلايا هي "قطب مشبك التصحيح": أنبوب زجاجي مجوف مليء بمحلول إلكتروليتي وإلكترود تسجيل تم تلامسه مع غشاء خلية معزولة. لكن الطرف على نطاق ميكرومتر يتسبب في أضرار لا رجعة فيها للخلايا. ما هو أكثر من ذلك ، يمكن أن يسجل سوى عدد قليل من الخلايا في وقت واحد.

لمعالجة هذه القضايا ، قمنا بتطوير مؤخرا دبوس تشبه 3D nanowire الترانزستور مجموعة واستخدمها لقراءة الأنشطة الكهربائية داخل الخلايا من خلايا عصبية متعددة. الأهم من ذلك ، كنا قادرين على القيام بذلك دون أي ضرر خلوي محدد. أسلاكنا النحاسية رفيعة ومرنة للغاية ، ومنحنية بسهولة في شكل دبوس الشعر - الترانزستورات هي فقط حول 15x15x50. إذا كان حجم الخلية العصبية للغرفة ، فإن هذه الترانزستورات ستكون بحجم قفل الباب.

إن هذه المسابر الصغيرة جداً والمرنة والمتناهية الصغر ، المغلفة بمادة تحاكي إحساس الغشاء الخلوي ، يمكنها عبور أغشية الخلية بأقل جهد ممكن. ويمكنهم تسجيل الثرثرة داخل الخلايا بنفس المستوى من الدقة مثل أكبر منافسيهم: أقطاب تثبيت المشبك.

من الواضح أن هذه التطورات هي خطوات مهمة نحو مؤشرات كتلة الجسم دقيقة وآمنة والتي ستكون ضرورية إذا أردنا تحقيق مهام معقدة مثل التواصل من الدماغ إلى المخ.

قد يبدو الأمر مخيفًا بعض الشيء ، ولكن في نهاية المطاف ، إذا ما أراد مهنيونا الطبيون فهم أجسامنا بشكل أفضل ومساعدتنا في علاج الأمراض والعيش حياة أطول ، فمن المهم أن نستمر في دفع حدود العلوم الحديثة لمنحهم أفضل ما يمكن أدوات للقيام بعملهم. لكي يكون ذلك ممكنًا ، لا مفر من تقاطع الغازية بين البشر والآلات.المحادثة

نبذة عن الكاتب

يون لونغ تشاو ، محاضر في تخزين الطاقة والإلكترونيات الحيوية ، جامعة سري

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

enafarزكية-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}