Wireless 'NeuroMain' Network verbindet sich mit Gehirnneuronen

Die Erfassungspartikel erfassen unabhängig voneinander elektrische Impulse, die von Neuronen hergestellt wurden, und senden die Signale an eine zentrale Nabe außerhalb des Schädels zur Koordination und Verarbeitung.

"Eine der großen Herausforderungen im Bereich der Brain-Computer-Schnittstellen ist die technische Möglichkeiten, so viele Punkte im Gehirn wie möglich zu untersuchen", sagte Professor Arto Nurmikko. "Bisher waren die meisten Brain-Computer-Schnittstellen monolithische Geräte, ein bisschen wie kleine Nadeln Betten. Die Idee unseres Teams bestand darin, diesen Monolith in winzige Sensoren aufzubrechen, die auf den zerebralen Kortex verteilt werden könnten. "

Das vierjährige Projekt hatte zwei große Herausforderungen: Schrumpfen der Elektronik zum Erfassen, Verstärken und Übertragen von neuronalen Signalen in korngroße Chips, und die Entwicklung des externen Kommunikationsnabens, um Signale aus den Körnern zu empfangen und deren Signale von den Körnern zu empfangen und ihnen Senden von Macht zu empfangen. Der endgültige Empfänger ist ein dünner Daumen-druckgrößerer Patch, der an der Kopfhaut mit einem ~ 1GHz-bidirektionalen transkutanen Link für Kommunikation und Steuerung befestigt wird.

"Diese Arbeit war eine echte multidisziplinäre Herausforderung", sagte Brown Researcher Jihun Lee. "Wir mussten Fachwissen in Elektromagnetik, Radiofrequenzkommunikation, Circuit-Design, Fabrikation und Neurowissenschaft zusammenbringen, um das Neurograin-System zu entwerfen und zu betreiben."

Im Nagetier-Experiment legte das Team die Körner auf den zerebralen Kortex - der äußeren Schicht des Gehirns. Die neuronale Stimulation wurde versucht, sowie Sensing, kontrolliert von derselben externen Hub.

Obwohl nur 48, die auf dem Nagetiergehirn angebracht sind, vermuten die Berechnungen von bis zu 770 Geräten, die mit einem benutzerdefinierten Time-Division-Mehrfachzugriffsprotokoll unterstützt werden. "Letztendlich sieht das Team vor, bis zu viele Tausende von Neurografen skalieren, was ein aktuell unerreichbares Bild der Gehirnaktivität liefern würde", laut der Universität.

"Es war ein anspruchsvoller Bemühungen, da das System auf der MEGA-Bit-pro-Sekunden-Rate gleichzeitige drahtlose Kraftübertragung und -netzung erfordert, und dies muss unter extrem engen Siliziumbereich und Leistungsbeschränkungen erreicht werden. Unser Team drückte den Umschlag auf verteilte neuronale Implantate ", sagte Vincent Leung, ein Ingenieur an der Baylor-Universität, der mit der braunen Universität mit der University of California in San Diego und Qualcomm zusammenarbeitete.

"Unsere Hoffnung ist, dass wir letztendlich ein System entwickeln können, das neue wissenschaftliche Erkenntnisse in das Gehirn und neue Therapien bietet, die den Menschen helfen können, die von verheerenden Verletzungen betroffen sind", sagte Brown's Nurmikko.

Die Forscher sehen dies als Schritt in Richtung eines Systems, das laut Brown University Hirnsignale in beispiellosen Details aufnehmen könnte, was zu Erkenntnissen in Gehirnfunktion und Therapien für Menschen mit Gehirn- oder Wirbelsäulenverletzungen führt.

Die drahtlose neuronale Schnittstelle ist in "neuronaler Aufzeichnung und Stimulation mit drahtlosen Netzwerken von Mikroimplantaten" beschrieben. Eine von der Nature Electronics veröffentlichte Zeitung ist erforderlich, um den vollständigen Artikel zu lesen.