whiteMocca / Shutterstock, CC BY-SA

Cyborgs sio hadithi tena ya sayansi. Sehemu ya miingiliano ya mashine ya ubongo (BMI) - ambayo hutumia elektroni, ambayo huingizwa mara nyingi ndani ya akili, ili kutafsiri habari ya neuronal kuwa amri zenye uwezo wa kudhibiti mifumo ya nje kama kompyuta au mkono wa roboti - kwa kweli wamekuwa karibu kwa muda mrefu. Kampuni ya mjasiriamali Elon Musk, Neuralink, inakusudia jaribu mifumo yao ya BMI kwa mgonjwa wa binadamu ifikapo mwisho wa 2020.

Kwa muda mrefu, vifaa vya BMI vinaweza kusaidia kufuatilia na kutibu dalili za shida ya neva na kudhibiti viungo vya bandia. Lakini pia zinaweza kutoa mchoro wa kubuni akili bandia na hata kuwezesha mawasiliano ya moja kwa moja kwa ubongo na ubongo. Walakini, kwa wakati huu, changamoto kuu ni kukuza BMI ambazo zinaepuka kuharibu tishu za ubongo na seli wakati wa kuingizwa na operesheni.

BMI zimekuwa karibu kwa zaidi ya muongo mmoja, kusaidia watu ambao wamepoteza uwezo kudhibiti miguu yao, kwa mfano. Walakini, implants za kawaida - mara nyingi hufanywa na silicon - ni maagizo ya ugumu zaidi kuliko tishu halisi za ubongo, ambazo zinaongoza kwa rekodi zisizoweza kudhibiti na uharibifu kwa tishu za ubongo zinazozunguka.

Wanaweza pia kusababisha a mwitikio wa kinga ambamo ubongo hukataa kuingiza. Hii ni kwa sababu ubongo wetu wa kibinadamu ni kama ngome iliyolindwa, na mfumo wa neuroimmune-kama askari katika ngome hii iliyofungwa - utalinda neurons (seli za ubongo) kutoka kwa wahusika, kama vile vimelea au BMI.

Vifaa vyenye kubadilika

Ili kuzuia uharibifu na majibu ya kinga, watafiti wanazidi kuzingatia maendeleo ya kinachojulikana kama "BMI rahisi". Hizi ni laini zaidi kuliko kuingiza silicon na sawa na tishu halisi za ubongo.

Kijito cha makumi ya maelfu ya elektroni rahisi, kila ndogo sana kuliko nywele. Steve Jurvetson / Flickr, CC BY-SA

Kwa mfano, Neuralink ilitengeneza muundo wake wa kwanza "nyuzi" rahisi na inserter - Ndogo, kama-nyuzi-kama, ambazo zina kubadilika zaidi kuliko implants zilizopita - kuunganisha ubongo wa mwanadamu moja kwa moja kwenye kompyuta. Hizi zilibuniwa kupunguza nafasi ya majibu ya kinga ya ubongo kukataa elektroni baada ya kuingizwa wakati wa upasuaji wa ubongo.

{vembed Y = kPGa_FuGPIc}

Wakati huo huo, watafiti kutoka Kikundi cha waongo hivi karibuni katika Chuo Kikuu cha Harvard kimeandaa uchunguzi wa matundu ambayo huonekana sana kama neva halisi ambayo ubongo hauwezi kutambua wadanganyifu. Hizi elektroniki iliyoongozwa na bio ina umeme wa platinamu na waya za dhahabu nyembamba-nyembamba zilizofungwa na polima yenye ukubwa na kubadilika sawa na miili ya seli ya neuron na nyuzi za neva za neva.

Utafiti juu ya panya umeonyesha hivyo ugonjwa wa neuron-kama usilete mwitikio wa kinga wakati umeingizwa ndani ya ubongo. Wanaweza kufuatilia kazi na uhamiaji wa neurons.

Kuhamia ndani ya seli

BMI nyingi zinazotumiwa leo huchukua ishara za ubongo wa umeme ambazo huvuja nje ya neva. Ikiwa tunafikiria ishara ya neural kama sauti iliyotengenezwa ndani ya chumba, njia ya sasa ya kurekodi kwa hiyo ni kusikiliza sauti nje ya chumba. Kwa bahati mbaya, ukubwa wa ishara hupunguzwa sana na athari ya kuchuja ya ukuta - membrane ya neuron.

Ili kufikia usomaji sahihi zaidi wa kazi ili kuunda udhibiti mkubwa wa mfano wa miguu ya bandia, vifaa vya kurekodi vya elektroniki vinahitaji kupata ufikiaji wa moja kwa moja kwa mambo ya ndani ya neurons. Njia ya kawaida inayotumika kwa rekodi hii ya ndani ni "kiraka cha umeme cha kiziba": bomba la glasi isiyo na mashaka iliyojazwa na suluhisho la elektroni na elektroni ya kurekodi iligusana na membrane ya seli iliyotengwa. Lakini ncha ndogo ya micrometre husababisha uharibifu usioweza kubadilika kwa seli. Nini zaidi, inaweza kurekodi seli chache kwa wakati mmoja.

Ili kushughulikia maswala haya, tumeandaa hivi karibuni a safu ya manyoya kama 3D ya nanowire transistor na tukaitumia kusoma shughuli za umeme za ndani kutoka kwa neva nyingi. Kwa kweli, tuliweza kufanya hivyo bila uharibifu wowote wa kitambulisho unaotambulika. Vipande vyetu ni nyembamba sana na rahisi kubadilika, na huwekwa kwa urahisi kwenye sura ya hairpin - transistors ni juu ya 15x15x50 nanometers. Ikiwa neuron ilikuwa saizi ya chumba, transistors hizi zingekuwa sawa na kufuli kwa mlango.

Imechanganywa na dutu ambayo huiga kuhisi ya membrane ya seli, hizi ndogo za kawaida, rahisi, za kawaida za nanowire zinaweza kuvuka utando wa seli kwa juhudi ndogo. Na wanaweza kurekodi mazungumzo ya ndani na kiwango sawa cha usahihi kama mshindani wao mkubwa: electrodes ya kambi.

Ni wazi maendeleo haya ni hatua muhimu kuelekea BMIs sahihi na salama ambazo zitahitajika ikiwa tutaweza kufikia majukumu magumu kama mawasiliano ya ubongo-kwa-ubongo.

Inaweza kusikika ikiwa ya kutisha lakini, hatimaye, ikiwa wataalamu wetu wa matibabu wataendelea kuelewa miili yetu vizuri na kutusaidia kutibu magonjwa na kuishi kwa muda mrefu, ni muhimu kwamba tuendelee kushinikiza mipaka ya sayansi ya kisasa kuwapa bora vifaa vya kufanya kazi zao. Ili hii iwezekane, makutano ya kuvutia kati ya wanadamu na mashine hayawezi kuepukika.

Kuhusu Mwandishi

Yunlong Zhao, Mhadhiri wa Hifadhi ya Nishati na vifaa vya elektroniki, Chuo Kikuu cha Surrey

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.