211service.com
VS financieren geavanceerde hersen-computerinterfaces
Mina Hanna en Abdul Obaid | Stanford universiteit
De bewering van Matt Angle klonk misschien eerder excentriek: jarenlang hield hij vol dat de sleutel tot het oplossen van een van de meest hardnekkige uitdagingen van de neurowetenschap lag in een technologie uit de jaren zestig, uitgevonden in het kleine land Moldavië.
Het is een stuk moeilijker om de benadering van Angle nu af te wijzen. Vandaag heeft het Amerikaanse ministerie van Defensie het kleine in San Jose gevestigde bedrijf van Angle, Paradromics Inc., geselecteerd om een van de zes consortia te leiden die het steunt met $ 65 miljoen om technologieën te ontwikkelen die tegelijkertijd een miljoen individuele neuronen in een menselijk brein kunnen opnemen.
Het opnemen van grote aantallen neuronen is essentieel als ingenieurs ooit een naadloze, high-throughput datalink tussen het menselijk brein en computers willen creëren, ook om verloren zintuigen te herstellen.
Dat doelpunt is de laatste tijd veel in het nieuws. In april kondigde Elon Musk aan dat hij Neuralink steunde, een bedrijf van 100 miljoen dollar dat werkt aan een brein-computerinterface . Facebook vervolgde door te zeggen dat het was begonnen met een gedachte-naar-tekst-apparaat om mensen stil e-mails of berichten te laten opstellen.
De aankondigingen zorgden voor wereldwijde krantenkoppen, maar ook voor scepsis, aangezien noch Musk noch Facebook onthulden hoe ze dergelijke prestaties zouden leveren (zie Met Neuralink belooft Elon Musk telepathie van mens tot mens. Geloof het niet .).
Nu bieden de federale contracten, uitgereikt door DARPA, een kijkje in welke geavanceerde technologieën een hersenmodem echt mogelijk kunnen maken. Ze omvatten flexibele circuits die op de hersenen kunnen worden gelaagd, draadloze neurokorrels ter grootte van zand en holografische microscopen die duizenden neuronen tegelijk kunnen observeren. Twee andere projecten zijn gericht op het herstellen van het gezichtsvermogen met lichtgevende diodes die de visuele cortex van de hersenen bedekken.
Brain-computer interfaces brengen informatie uit de hersenen met behulp van elektronica. Hier laat een close-up zien hoe miniatuurdraden aan elkaar worden gehecht om een elektrisch contact te creëren. Dit is het einde dat buiten de hersenen blijft. Mina Hanna en Abdul Obaid | Stanford universiteit
De vangst van Paradromics is maar liefst $ 18 miljoen, maar het geld komt met een moonshot-achtige lijst van vereisten - het implantaat mag niet veel groter zijn dan een nikkel, moet opnemen van een miljoen neuronen en moet ook in staat zijn om signaal terug te sturen naar de hersenen.
We proberen de goede plek te vinden - en ik denk dat we die hebben gevonden - tussen op het scherpst van de snede zijn en zoveel mogelijk informatie in één keer krijgen, maar tegelijkertijd niet zo ver weg zijn dat je het niet kunt implementeren , zegt Hoek.
Sinds ze een eeuw geleden hebben geleerd om metalen elektroden te gebruiken om het elektrische geratel van een enkel neuron af te luisteren, zijn wetenschappers er nooit in geslaagd om gelijktijdig van meer dan een paar honderd tegelijk op te nemen in een levend menselijk brein, dat in totaal ongeveer 80 miljard neuronen heeft. .
Angle, 32, zegt dat hij dat probleem tegenkwam als afgestudeerde student. Hij wilde onderzoeken hoe geuren worden weergegeven in de bulbus olfactorius, een deel van je hersenen vlak achter je neus. Maar de inspanning werd gedwarsboomd door het ontbreken van een manier om van meer dan een handvol neuronen tegelijk op te nemen.
Op dat moment noemde een professor aan de Howard University, en de vader van een van Angles oude studievrienden, een obscuur Moldavisch bedrijf dat een manier had ontwikkeld om heet metaal te spannen en massaproductiespoelen van extreem dunne geïsoleerde draden van slechts 20 micron dik.
De techniek, vergelijkbaar met de techniek die glasvezelkabels produceert, wordt gebruikt om antennes te maken en magnetische draden te maken die hotels in handdoeken kunnen naaien om te voorkomen dat klanten ze stelen. Maar Angle en zijn medewerkers - Andreas Schaefer van het Francis Crick Institute en Nick Melosh van Stanford University - realiseerden zich dat ze met de materialen elektrisch contact konden maken met grote aantallen hersencellen tegelijk.
Vandaag, zegt Angle, bestelt zijn team spoelen van de draad en bundelt de strengen vervolgens in koorden van 10.000 draden dik. Het ene uiteinde van de draden kan worden geslepen, waardoor een borstelachtig oppervlak ontstaat dat de hersenen kan binnendringen zoals naalden. Angle zegt dat de dikte van de draden zo is gekalibreerd dat ze sterk genoeg zijn om niet te knikken als ze in de hersenen worden geduwd, maar dun genoeg om niet veel schade aan te richten.
De andere uiteinden van de draden worden aan elkaar gelijmd, gepolijst en vervolgens op een microprocessor gedrukt met tienduizenden willekeurig verdeelde landingsvlakken, waarvan sommige zich aan de draden hechten. Deze pads detecteren de elektrische signalen die door de draden vanuit de hersenen worden overgebracht, zodat ze kunnen worden geteld en geanalyseerd. Angle zegt dat het verbinden van zoveel draden is wat dergelijke concepten in het verleden heeft tegengehouden.
In het geval van Paradromics is het uiteindelijke doel een verbinding met een hoge dichtheid met het spraakcentrum van de hersenen, waardoor het bedrijf kan aftappen welke woorden een persoon denkt te zeggen. Maar als de technologie werkt, kan het ook het vermogen van neurowetenschappers om mee te luisteren enorm vergroten, aangezien grote groepen neuronen complex gedrag genereren, zintuiglijke prikkels samenvoegen en zelfs zelf bewustzijn creëren.