Tietojenkäsittely
Suora aivoliitäntä seuraavan sukupolven proteesien voimanlähteeksi
Securities.io noudattaa tiukkoja toimituksellisia standardeja ja voi saada korvausta tarkistetuista linkeistä. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja, eikä tämä ole sijoitusneuvontaa. Katso lisätietoja tytäryhtiöiden ilmoittaminen.
Northwestern-yliopiston tutkijat kehittivät ja testasivat onnistuneesti suoran aivorajapintalaitteen, jolla on potentiaalia mullistaa markkinat. Uusi ohjausmekanismi on postimerkin kokoinen ja voi kommunikoida suoraan hermosolujen kanssa ohittaen perinteiset aistikanavat.
Löydöllä voi olla valtava vaikutus useille aloille, mukaan lukien lääketieteen, viestinnän, armeijan ja teknologian aloille. Se avaa oven uudelle tasolle huipputeknologisissa ohjausjärjestelmissä, jotka voivat tehdä viestinnästä yhtä helppoa kuin ajatuksen luomisesta. Tässä on mitä sinun tulee tietää.
Yhteenveto
- Northwesternin insinöörit kehittivät mikro-LED-aivoimplantin, joka lähettää kuvioituja valosignaaleja suoraan hermosoluille.
- Hiirillä tehdyt testit osoittavat, että ne pystyvät tulkitsemaan keinotekoisia hermosignaaleja ja toimimaan niiden perusteella reaaliajassa.
- Järjestelmä on täysin langaton, minimaalisesti invasiivinen ja vakaampi kuin aiemmat BMI-mallit.
- Mahdollisia sovelluksia ovat proteesit, aistiremontti, lääketieteellinen hoito ja puolustusviestintä.
Aivojen ja koneiden välisen kommunikaation kehitys
Ihmisen ja koneen välinen kommunikaatio on kehittynyt paljon viimeisen vuosisadan aikana. Varhaisimmat laitteet edellyttivät, että ihmiset syöttivät ohjausobjekteja suoraan näppäimistön avulla koodaamalla. Nykyään edistynyt teknologia, kuten Large Language Model (LLM) -tekoälyjärjestelmät, helpottavat kommunikointia koneiden kanssa kuin koskaan. Yksi ihmisen ja koneen välisen vuorovaikutuksen osa-alue on kuitenkin pysynyt yleisön ulottumattomissa – mielenhallinta.
Aivo-kone-rajapintoja (BMI) on pitkään pidetty laitteiden välisen kommunikoinnin Graalin maljana. Toisin kuin muut ohjausmenetelmät, BMI-mittarit ohittavat aistitiedoista vastaavat neurologiset radat (silmät, korvat, tunto). Nämä järjestelmät hakevat tai lähettävät tietoa suoraan lähteelle.
Alfa-aalloista implantteihin
Tämän teknologian historia juontaa juurensa vuoteen 1924, jolloin Hans Berger tallensi ensimmäisen kerran neurologisia signaaleja alfa-aaltojen muodossa. Vuosikymmeniä myöhemmin Jacques Vidal loi DARPAn tuella termin "aivo-tietokoneliitäntä". Vuoteen 2004 mennessä ihmispotilaat, kuten Mathew Nagle, ohjasivat laitteita langallisilla implanteilla, kuten BrainGatella.
Aikaisemmissa malleissa oli kuitenkin merkittäviä rajoituksia. Ne olivat usein suuria, vaativat kallon läpi kulkevia kaapeleita ulkoisiin virtalähteisiin, eivätkä ne olleet pitkän aikavälin vakaita. Tämä rajoitti niiden käytön laboratorioympäristöihin ja esti laajan käyttöönoton.
Luoteis-läpimurto
Northwestern Universityn tutkijat ovat saattaneet ratkaista useita näistä ongelmista. Tieteellisen tutkimuksen mukaan Kuvioitu langaton transkraniaalinen optogenetiikka luo keinotekoisen havainnon1 julkaistu Luonto Neuroscienceryhmä suunnitteli ja testasi onnistuneesti minimaalisesti invasiivisen mikro-aivoliitäntälaitteen.
Tämä miniatyyrikokoinen transkraniaalinen optogeneettinen hermostimulaattori käyttää kuvioituja punaisen valon pulsseja välittääkseen tietoa suoraan aivokuoren valoherkille hermosoluille. Aktivoimalla suuria soluryhmiä tietyissä spatiaalisissa ja ajallisissa kuvioissa se luo "keinotekoisia havaintoja", joita aivot voivat oppia tulkitsemaan.
Miten "postimerkki"-laite toimii
Painoindeksi suunniteltiin mahdollisimman pieneksi. Sen joustava rakenne on ohuempi kuin pankkikortti ja mukautuu potilaan päänahkaan. Implantti sijaitsee suoraan kallon pinnalla valot sisäänpäin osoittaen. Tämä sijoittelu mahdollistaa laitteen valon suuntaamisen suoraan kallon läpi neuroneihin, mikä eliminoi aivokudokseen lävistävien johtojen tarpeen.
Tämän teknologian ydin on 64 mikro-LEDin ryhmä. Nämä punaiset valot pystyvät tuottamaan valoa kallon läpi minimaalisella häviöllä luoden monimutkaisia, ohjelmoitavia kuvioita. Toisin kuin aiemmat yhden LEDin mallit, tämä 64 valon ruudukko voi stimuloida laajoja hermosolujen verkostoja jäljitellen luonnollista aistitiedon käsittelyä.
Langaton ja minimaalisesti invasiivinen
Yksi järjestelmän suurimmista eduista on sen langattomat ominaisuudet. Ohjaamalla laitetta etänä ryhmä poisti hankalat ohjausjohdot ja virtakaapelit. Tämä ei ainoastaan paranna potilaiden elämänlaatua, vaan myös vähentää infektioriskiä ja mahdollistaa reaaliaikaiset ohjelmistopäivitykset.
Tulokset: ”Keinotekoisen havainnon” luominen
Insinöörit validoivat teoriansa käyttämällä geneettisesti muunneltuja laboratoriohiiriä, joiden aivokuoressa oli valoherkkiä alueita. Tulokset olivat silmiä avaavia.
Implantit toimittivat onnistuneesti ennalta määriteltyjä valokuvioita tarkkoihin hermosoluihin. Vaikuttavaa kyllä, hiiret pystyivät "dekoodaamaan" nämä keinotekoiset signaalit. Vaikka niiltä evättiin näkö ja tunto, hiiret pystyivät navigoimaan testialueella löytääkseen ruokaa pelkästään aivoihinsa säteilevien valosignaalien perusteella. He tulkitsivat valokuviot merkityksellisiksi vihjeiksi, mikä osoitti, että aivot pystyvät sopeutumaan tähän uuteen suoran viestinnän muotoon ja ymmärtämään sitä.
Reaalimaailman sovellukset ja aikajana
Pyyhkäise vierittääksesi →
| Sovellusalue | Mahdollinen käyttötapaus | Aikajana |
|---|---|---|
| Lääketieteelliset proteesit | Ajatuksen ohjaamat kädet, jalat ja aistipalaute | 10–15 vuotta |
| Neurosensorinen tuki | Keinotekoiset näkö- tai kuulovihjeet suoraan aivokuoreen | 15 + vuotta |
| Kuluttajatekniikka | Handsfree-älypuhelimen ohjaus hermosignaaleilla | 15–20 vuotta |
| Sotilaallinen | Hiljainen viestintä, nopea kohdentaminen, tehostettu koordinointi | 10–20 vuotta |
Lääketieteellinen ja aistillinen restaurointi
Tälle teknologialle on valtava määrä lääketieteellisiä sovelluksia. Sitä voitaisiin käyttää seuraavan sukupolven proteesien luomiseen, joiden avulla käyttäjä voi tuntea ja hallita laitetta ajatuksistaan käsin. Se voisi myös auttaa sokeita tai kuuroja antamalla keinotekoisia ärsykkeitä suoraan aivojen niille osille, jotka käsittelevät näitä aisteja.
Huomautus ihmissovelluksesta: Vaikka laite itsessään ei ole invasiivinen (asennetaan kallon ulkopuolelle), biologinen komponentti perustuu optogenetiikkaTämä tarkoittaa, että potilaat tarvitsisivat ensin geeniterapiaa hermosolujensa valoherkistämiseksi. Vaikka tämä geneettinen muokkaus on tällä hetkellä yleinen eläinmalleissa, se on merkittävä sääntelyyn ja turvallisuuteen liittyvä este ihmisten käyttöönotolle, mikä selittää yli 10 vuoden aikajänteen.
Armeija ja puolustus
Armeija on pitkään etsinyt tapoja parantaa taistelukykyään. Tämä hanke voisi auttaa sotilaita kommunikoimaan ja jakamaan tietoa taistelukentällä reaaliajassa ilman puhetta tai hallitsemaan laitteistoa parannetuilla reaktioajoilla.
Markkinoiden painopiste: Investoinnit aivojen ja tietokoneiden rajapintoihin
Useat yritykset ovat käyttäneet miljoonia tutkiakseen, miten tehdä luotettavia aivojen ja tietokoneiden välisiä rajapintoja. Yksi yritys, joka edelleen hallitsee markkinoita, on ClearPoint Neuro Inc.
ClearPoint Neuro Inc. (NASDAQ: CLPT)
ClearPoint Neuro Inc. tuli markkinoille vuonna 1998 tavoitteenaan parantaa lääketieteellisiä käytäntöjä hyödyntäen edistynyttä teknologiaa. Paul A. Bottomleyn perustama yritys tarjoaa navigointijärjestelmiä minimaalisesti invasiivisiin neurotieteellisiin toimenpiteisiin. Heidän alustansa ovat ratkaisevan tärkeitä geeniterapioiden ja elektrodien sijoittelun toteuttamisessa, joita seuraavan sukupolven painoindeksin mittarit tarvitsevat.
(CLPT )
Sijoittajien takeaways
- Tämä läpimurto viestii merkittävästä pitkän aikavälin kasvupotentiaalista aivojen ja tietokoneiden rajapintojen tutkimuksessa.
- ClearPoint Neuro (CLPT) on edelleen yksi harvoista julkisesti noteeratuista yrityksistä, jotka voivat hyötyä näiden hoitojen tarvittavista toimitusmekanismeista.
- Optogeneettisten painoindeksien siirtäminen ihmiselle vaatii geeniterapiaa, mikä tarkoittaa, että sijoitushorisontin on oltava pitkä.
- Neuroteknologian ala saattaa nähdä lisääntynyttä puolustus-, lääketieteen ja akateemista rahoitusta.
Yhteenveto
Kun tarkastelee näitä täysin optisia aivojen ja koneiden välisiä viestintäjärjestelmiä, on helppo visualisoida tulevaisuus, jossa robotteja ohjataan mielellä. Tämä tutkimus voisi olla alku uudelle sukupolven mielellä ohjattaville laitteille, jotka saavat useimmat scifit näyttämään vanhentuneilta.
Mitä mieltä olet aivojen ohjaamista tietokoneista? Käyttäisitkö sellaista? Tykkää, kommentoi ja jaa tämä artikkeli keskustellaksesi tietojenkäsittelyn tulevaisuudesta.
Viimeisimmät ClearPoint Neuro Inc.:n (CLPT) osakeuutiset ja kehitys
Viitteet
1. Wu, M., Yang, Y., Zhang, J. et ai. Kuvioitu langaton transkraniaalinen optogenetiikka tuottaa keinotekoista havainnointia. Luonto Neuroscience (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02127-6
