Elon Musk抓起很多的关注与他的7月16日宣布他的公司Neuralink计划明年将电极植入瘫痪患者的大脑。他们的第一个目标是创造辅助技术来帮助那些不能行动或不能交流的人。

如果你没有关注,创建人机界面允许人们控制机器人武器他们的想法可能听起来像科幻小说。但科学和工程的努力已经把它变成了现实。

在几零研究实验室在世界各地,科学家和医生一直在植入设备进入已经失去了长期控制手臂或手的人的大脑。在我们的自己的研究小组匹兹堡大学我们让手臂和手瘫痪的人控制机器人武器这让他们允许抓取并移动物体相对缓解。他们甚至可以体验触摸般的感觉当机器人从自己的手中抓住物体时。

在其核心,BMI非常简单。在你的大脑中,称为神经元的微观细胞是一直在彼此来回的信号。你认为,当你与周围世界的互动时,你认为和觉得的一切都是这800亿左右的活动的结果。

如果您植入非常接近其中一个神经元的微小电线,则可以记录它生成的电气活动并将其发送到计算机。从大脑的正确区域录制这些信号,并且可以通过思考移动来控制您可能需要的计算机,机器人或其他任何东西。但这样做具有巨大的技术挑战,特别是如果您想从数百或数千名神经元记录。

neuralink带到桌子

伊隆麝香Neuralink于2017年成立,旨在应对这些挑战提高标准用于植入的神经接口。

也许是最令人印象深刻的方面Neuralink的系统是他们的方法的广度和深度。建立BMI本质上是跨学科,需要电极设计和微制造专业知识,植入材料,外科手术,电子,包装,神经科学,算法,医学,监管问题等。Neuralink创造了一个跨越大多数的团队,如果不是全部,这些领域

有了这些专业知识,Neuralink无疑正在推动这一领域的发展,并迅速改进他们的技术。单独来说,他们系统的许多组件代表着沿着可预测的路径取得的重大进展。例如,他们的电极,他们叫线程,非常小和灵活;很多研究人员已经试图利用这些属性来最小化大脑的免疫应答在插入后拒绝电极的可能性。NeuralInk还开发了高性能的微型电子产品,另一个用于BMIS的实验室的焦点区域。

然而,在学术环境中经常被忽视的是,整个系统如何有效地植入大脑。

Neuralink的BMI需要脑部手术。这是因为与神经元密切接触的植入电极总是比非侵入性电极表现更好,非侵入性电极远离颅骨外的电极。所以,一个关键的问题是如何最小化将设备植入大脑的手术挑战。

也许Neuralink最令人印象深刻的方面是他们创造了一个3000个电极的神经接口,其中电极可以以每分钟30到200个的速度植入。每根电极线都是由一个精密的手术机器人植入的基本上就像缝纫机。这一切都是在避免覆盖大脑表面的血管时发生的。实现这一壮举的机器人技术和成像技术,以及与整个设备的紧密集成,是惊人的。

Neuralink已经思考从开始到结束的临床上可行的BMI的挑战,尽管他们承认许多挑战,但他们努力将这种技术融入诊所的人类患者。

想知道更多电极能给你带来什么

探索具有数千个电极的可植入设备不仅是私营公司的领域。达尔瓜,NIH Brain Initiative., 和国际财团正在研究用成千上万个电极来记录和刺激大脑的神经技术。但是,科学家们如何处理来自1000个、3000个甚至10万个神经元的信息呢?

在某种程度上,具有更多电极的设备实际上可能无法对人们的生活产生有意义的影响。有效地控制计算机访问沟通的,机器人四肢抓住或移动物体瘫痪肌肉已经发生在人们身上。它已经多年了。

自20世纪90年代以来犹他州的数组,它只有100个电极,由此制造Blackrock Microsystems.,是神经科学和临床研究的关键设备。fda允许这个电极阵列做临时神经记录。几个研究小组,包括我们自己的,已经把犹他阵列植入持续的人体内多年

目前,最大的限制是与连接器、电子和系统级工程有关,而不是植入电极本身——尽管将电极的寿命延长到5年以上将是一个重大进步。随着这些技术能力的提高,精确控制计算机和机器人的能力可能更多地受到科学家对神经元的理解(即神经代码)的限制,而不是设备上电极的数量。

即使是功能最强大的植入系统,也许是研究人员能够合理想象到的功能最强大的设备,也可能达不到真正增强人类技能表现的目标。然而,Neuralink的目标是创造更好的身体质量指数,这有可能改善那些不能行动或不能交流的人的生活。现在,马斯克的愿景是使用bmi指数用人工的养殖和智力不仅仅是一个梦想。

那么,Neuralink和其他创造可植入身体质量指数的组织的未来是什么样子的呢?电极越多、寿命越长、连接到更小、更强大的无线电子设备的设备就越重要。然而,更好的设备本身是不够的。公共和私人对公司和学术研究实验室的持续投资,以及让这些团体合作分享技术和数据的创新方式,将是真正推进科学家对大脑的理解,并兑现bmi指数改善人们生活的承诺的必要条件。

虽然研究人员需要保持未来的晚期神经技术的社会影响 - 这是一个必不可少的角色伦理学家规定-BMIS可能是真正的变革性,因为他们帮助更多的人克服大脑和身体受伤或疾病引起的限制。

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图像信用:UPMC /皮特健康科学,/CC BY-NC-ND

疾病博士的主要研究兴趣在Sensorimotor控制领域以及开发具有大脑和外周神经的先进神经界面,用于感官恢复和电机控制。他还致力于使用脊髓和周围神经的电刺激来改善膀胱功能的方法。这项工作的目标是了解人类的常规......

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Collinger博士的研究兴趣与使用神经调节剂来恢复具有上肢瘫痪或损失的个体的功能。她正在为具有四方峡谷的个体开发脑内脑界面技术。她的工作还包括非侵入性成像,用于测量脊髓损伤或截肢后的神经塑性。

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