Εμφύτευμα χαρτογραφεί την εγκεφαλική δραστηριότητα. New brain reading technology could help the development of brainwave-controlled devices

Καινούρια μέθοδο καταγραφής της ηλεκτρικής δραστηριότητας του εγκεφάλου ανέπτυξαν άγγλοι επιστήμονες, ανοίγοντας τον δρόμο για εκλεπτυσμένες συσκευές νευροπροσθετικής. A new method to accurately record brain activity at scale has been developed. The technique could lead to new medical devices to help amputees, people with paralysis or people with neurological conditions such as motor neuron disease. Using the latest in electronics and engineering techniques, the new device combines silicon chip technology with super-slim microwires, up to 15-times thinner than a human hair. The image is credited to Andreas Schaefer.

Μία πρωτοποριακή μέθοδο καταγραφής της εγκεφαλικής δραστηριότητας ανέπτυξαν επιστήμονες από το Ινστιτούτο Φράνσις Κρικ στην Αγγλία.

Η συγκεκριμένη μέθοδος, οι τεχνικές λεπτομέρειες της οποίας δημοσιεύτηκαν στην επιστημονική επιθεώρηση «Science Advances», αξιοποιεί μία συσκευή πολύ μικρών διαστάσεων η οποία εμφυτεύεται στον εγκέφαλο και καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρώνων σε διαφορετικά επίπεδα του εγκεφάλου.

Οι επιστήμονες μπορούν με αυτόν τον τρόπο να έχουν μία πλήρη εικόνα για τη δραστηριότητα των νευρώνων, κάτι το οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί στην περαιτέρω ανάπτυξη νευροπροσθετικών συσκευών οι οποίες θα διευκολύνουν την κίνηση ανθρώπων με διάφορες μορφές παράλυσης.

Στα άδυτα του εγκεφάλου

A close up of the microwire array. With a silicon chip attached to the top and the wires at the bottom gently inserted into the brain, this device can help researchers take a movie of neural activity. Credit: Andrew Brodhead/Stanford News Service

Το πλεονέκτημα της νέας μεθόδου είναι ότι έχει τη δυνατότητα να καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα τόσο του φλοιού του εγκεφάλου όσο και περιοχών οι οποίες βρίσκονται σε μεγαλύτερο βάθος. Για τη μέθοδο αυτή οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν επεξεργαστή ο οποίος είναι συνδεδεμένος με πολύ λεπτά καλώδια, 15 φορές λεπτότερα απ’ ότι μία ανθρώπινη τρίχα.

Χάριν στη δομή τους, τα καλώδια αυτά μπορούν να διεισδύουν σε βαθύτερα στρώματα του εγκεφάλου χωρίς χειρουργική επέμβαση, ανιχνεύοντας τη δραστηριότητα των νευρώνων και χαρτογραφώντας τις ενεργές περιοχές του εγκεφάλου σε μία δεδομένη στιγμή. Μάλιστα, μπορούν να κατευθυνθούν σε συγκεκριμένες περιοχές με τέτοιον τρόπο ώστε να μπορούν ταυτόχρονα να καταγράφουν τη δραστηριότητα συγκεκριμένων νευρώνων αλλά και να μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα τα οποία θα παρέχονται από τους επιστήμονες.

«Αυτή η τεχνολογία αποτελεί τη βάση για πολλές εφαρμογές τόσο στη νευροεπιστήμη όσο σε άλλα επιστημονικά πεδία», σημείωσε σε σχετικές δηλώσεις του ο επικεφαλής της ομάδας και καθηγητής νευροεπιστήμης Αντρέα Σέφερ, συμπληρώνοντας ότι «θα μπορούσε μάλιστα να οδηγήσει σε εφαρμογές όπου ένα ηλεκτρικό σήμα του εγκεφάλου θα μπορεί να μεταφέρεται απευθείας σε μία συσκευή, βοηθώντας παραδείγματος χάριν τους ανθρώπους με αναπηρία να ελέγξουν την κίνηση μίας νευροπροσθετικής συσκευής».

Παρόλο που τα πειράματα έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι στιγμής μόνο σε ποντίκια, η εν λόγω συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί, σύμφωνα με τους ερευνητές, και σε μεγαλύτερα θηλαστικά. Ο επόμενος στόχος λοιπόν της ερευνητικής ομάδας είναι να προσαρμόσουν αυτό το σύστημα με τέτοιον τρόπο ώστε στο μέλλον να μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια και στον άνθρωπο.

Πηγές: Abdulmalik Obaid, Mina-Elraheb Hanna, Yu-Wei Wu, Mihaly Kollo, Romeo Racz, Matthew R. Angle, Jan Müller, Nora Brackbill, William Wray, Felix Franke, E. J. Chichilnisky, Andreas Hierlemann, Jun B. Ding, Andreas T. Schaefer, Nicholas A. Melosh. Massively parallel microwire arrays integrated with CMOS chips for neural recording. Science Advances, 2020; 6 (12): eaay2789 DOI: 10.1126/sciadv.aay2789 - https://neurosciencenews.com/brainwave-neuroprosthesis-15955/ - https://www.tovima.gr/2020/03/23/science/emfyteyma-xartografei-tin-egkefaliki-drastiriotita/