211service.com
USA kommer att finansiera avancerade hjärn-datorgränssnitt
Mina Hanna och Abdul Obaid | Stanford University
Matt Angles påstående kan ha låtit excentrisk tidigare: i flera år insisterade han på att nyckeln till att lösa en av neurovetenskapens mest svårlösta utmaningar låg i en 1960-talsteknologi som uppfanns i den lilla nationen Moldavien.
Det är mycket svårare att avfärda Angles tillvägagångssätt nu. Idag valde det amerikanska försvarsdepartementet Angles lilla San Jose-baserade företag, Paradromics Inc., att leda ett av sex konsortier som det stödjer med 65 miljoner dollar för att utveckla teknologier som kan spela in från en miljon individuella neuroner i en mänsklig hjärna samtidigt.
Inspelning från ett stort antal neuroner är avgörande om ingenjörer någonsin ska kunna skapa en sömlös datalänk med hög genomströmning mellan den mänskliga hjärnan och datorer, inklusive för att återställa förlorade sinnen.
Det målet har varit i nyheterna mycket på sistone. I april meddelade Elon Musk att han stöder Neuralink, ett företag på 100 miljoner dollar som arbetar med ett hjärn-datorgränssnitt . Facebook följde upp med att säga att man hade börjat arbeta med en tanke-till-text-enhet för att låta människor i tysthet skriva e-postmeddelanden eller inlägg.
Tillkännagivandena genererade världsomspännande rubriker men också skepsis, eftersom varken Musk eller Facebook avslöjade hur de skulle lyckas med sådana bedrifter (se Med Neuralink lovar Elon Musk Telepathy Human-to-Human. Don't Believe It .).
Nu erbjuder de federala kontrakten, som delas ut av DARPA, en titt på vilken spjutspetsteknologi som verkligen skulle kunna göra ett hjärnmodem möjligt. De inkluderar flexibla kretsar som kan läggas på hjärnan, trådlösa neurokorn i sandstorlek och holografiska mikroskop som kan observera tusentals neuroner samtidigt. Två andra projekt syftar till att återställa synen med ljusemitterande dioder som täcker hjärnans visuella cortex.
Hjärna-datorgränssnitt förmedlar information ut ur hjärnan med hjälp av elektronik. Här visar en närbild hur miniatyrledningar binds samman för att skapa en elektrisk kontakt. Detta är slutet som stannar utanför hjärnan. Mina Hanna och Abdul Obaid | Stanford University
Paradromics kapacitet är så mycket som 18 miljoner dollar, men pengarna kommer med en moonshot-liknande lista med krav - implantatet bör inte vara mycket större än ett nickel, måste registrera från en miljon neuroner och måste också kunna skicka signal tillbaka in i hjärnan.
Vi försöker hitta den söta punkten – och jag tror att vi har hittat den – mellan att vara i framkant och få ut så mycket information på en gång, men samtidigt inte vara så långt borta att du inte kan implementera det , säger Angle.
Sedan de lärde sig att använda metallelektroder för att lyssna på det elektriska tjattret från en enskild neuron för ett sekel sedan, har forskare aldrig lyckats spela in från mer än några hundra samtidigt i en levande mänsklig hjärna, som har cirka 80 miljarder neuroner totalt. .
Angle, 32, säger att han stötte på det problemet som doktorand. Han ville studera hur lukter representeras i luktlöken, en del av din hjärna precis bakom näsan. Men ansträngningen hindrades av avsaknaden av något sätt att spela in från mer än en handfull neuroner åt gången.
Det var då en professor vid Howard University, och far till en av Angles gamla collegevänner, nämnde ett obskyrt moldaviskt företag som hade utvecklat ett sätt att sträcka het metall och massproducera spolar av extremt tunna isolerade ledningar, bara 20 mikron tjocka.
Tekniken, som liknar den som producerar fiberoptiska trådar, används för att skapa antenner och för att göra magnetiska ledningar som hotell kan sy till handdukar för att hindra kunder från att stjäla dem. Men Angle och hans medarbetare – Andreas Schaefer från Francis Crick Institute och Nick Melosh från Stanford University – insåg att materialen kunde låta dem få elektrisk kontakt med ett stort antal hjärnceller på en gång.
Idag, säger Angle, beställer hans team spolar av tråden och buntar sedan ihop trådar i sladdar som är 10 000 trådar tjocka. Ena änden av trådarna kan slipas, vilket skapar en borstliknande yta som kan penetrera hjärnan som nålar skulle göra. Angle säger att tjockleken på trådarna är kalibrerad så att den är tillräckligt stark för att inte bucklas när den trycks in i hjärnan, men tillräckligt tunn för att inte orsaka mycket skada.
De andra ändarna av trådarna limmas ihop, poleras och pressas sedan på en mikroprocessor med tiotusentals slumpmässigt placerade landningsplattor, av vilka några binder till trådarna. Dessa dynor upptäcker de elektriska signalerna som förmedlas genom ledningarna från hjärnan så att de kan räknas och analyseras. Angle säger att anslutning av så många ledningar är det som har hållit tillbaka sådana koncept tidigare.
I Paradromics fall är det slutliga målet en anslutning med hög densitet till hjärnans talcentrum som kan låta företaget ta del av vilka ord en person tänker säga. Men om tekniken fungerar kan den också avsevärt utöka neuroforskarnas förmåga att lyssna på eftersom stora ensembler av neuroner genererar komplexa beteenden, knyter ihop sensoriska stimuli och till och med skapar medvetande själv.