211service.com
USA skal finansiere avanserte hjerne-datamaskingrensesnitt
Mina Hanna og Abdul Obaid | Universitetet i Stanford
Matt Angles påstand kan ha hørt eksentrisk ut før: i årevis insisterte han på at nøkkelen til å løse en av nevrovitenskapens mest vanskelige utfordringer lå i en teknologi fra 1960-tallet oppfunnet i den lille nasjonen Moldova.
Det er mye vanskeligere å avvise Angles tilnærming nå. I dag valgte det amerikanske forsvarsdepartementet Angles lille San Jose-baserte selskap, Paradromics Inc., til å lede et av seks konsortier det støtter med $65 millioner for å utvikle teknologier som kan registrere fra én million individuelle nevroner inne i en menneskelig hjerne samtidig.
Opptak fra et stort antall nevroner er avgjørende hvis ingeniører noen gang skal skape en sømløs datakobling med høy gjennomstrømming mellom den menneskelige hjernen og datamaskiner, inkludert for å gjenopprette tapte sanser.
Det målet har vært mye i nyhetene i det siste. I april kunngjorde Elon Musk at han støtter Neuralink, et selskap på 100 millioner dollar som jobber med et hjerne-datamaskin-grensesnitt . Facebook fulgte opp med å si at de hadde startet arbeidet med en tanke-til-tekst-enhet for å la folk stille e-poster eller innlegg.
Kunngjøringene genererte verdensomspennende overskrifter, men også skepsis, siden verken Musk eller Facebook avslørte hvordan de ville oppnå slike bragder (se With Neuralink, Elon Musk lover menneske-til-menneske-telepati. Don't Believe It .).
Nå tilbyr de føderale kontraktene, delt ut av DARPA, et innblikk i hvilke banebrytende teknologier som virkelig kan gjøre et hjernemodem mulig. De inkluderer fleksible kretser som kan legges på hjernen, trådløse nevrokorn i sandstørrelse og holografiske mikroskoper som kan observere tusenvis av nevroner samtidig. To andre prosjekter tar sikte på å gjenopprette synet med lysemitterende dioder som dekker hjernens visuelle cortex.
Hjerne-datamaskin-grensesnitt formidler informasjon ut av hjernen ved hjelp av elektronikk. Her viser et nærbilde hvordan miniatyrledninger bindes sammen for å skape en elektrisk kontakt. Dette er slutten som forblir utenfor hjernen. Mina Hanna og Abdul Obaid | Universitetet i Stanford
Paradromics' fangst er så mye som $18 millioner, men pengene kommer med en måneskudd-lignende liste over krav - implantatet skal ikke være mye større enn et nikkel, må registrere fra én million nevroner, og må også være i stand til å sende signal tilbake til hjernen.
Vi prøver å finne sweet spot – og jeg tror vi har funnet det – mellom å være i forkant og få ut så mye informasjon på en gang, men samtidig ikke være så langt ute at du ikke kan implementere det , sier Angle.
Siden de lærte å bruke metallelektroder for å lytte til den elektriske skravlingen til en enkelt nevron for et århundre siden, har forskere aldri klart å ta opp fra mer enn noen hundre samtidig i en levende menneskelig hjerne, som har rundt 80 milliarder nevroner i alt. .
Angle, 32, sier at han møtte det problemet som hovedfagsstudent. Han ønsket å studere hvordan lukt er representert i luktepæren, en del av hjernen din rett bak nesen. Men innsatsen ble hindret av mangelen på noen måte å registrere fra mer enn en håndfull nevroner om gangen.
Det var da en professor ved Howard University, og faren til en av Angles gamle collegevenner, nevnte et obskurt moldovisk selskap som hadde utviklet en måte å strekke varmt metall og masseprodusere spoler av ekstremt tynne isolerte ledninger, bare 20 mikron tykke.
Teknikken, lik den som produserer fiberoptiske tråder, brukes til å lage antenner og til å lage magnetiske ledninger som hoteller kan sy om til håndklær for å hindre kunder i å stjele dem. Men Angle og hans samarbeidspartnere – Andreas Schaefer fra Francis Crick Institute og Nick Melosh fra Stanford University – innså at materialene kunne la dem få elektrisk kontakt med et stort antall hjerneceller på en gang.
I dag, sier Angle, bestiller teamet hans spoler av ledningen og bunter deretter sammen tråder i ledninger som er 10 000 ledninger tykke. Den ene enden av ledningene kan slipes, og skaper en børstelignende overflate som kan trenge inn i hjernen som nåler. Angle sier at tykkelsen på ledningene er kalibrert slik at den er sterk nok til ikke å spenne seg når den presses inn i hjernen, men tynn nok til ikke å forårsake mye skade.
De andre endene av ledningene limes sammen, poleres og presses deretter på en mikroprosessor med titusenvis av landingsputer med tilfeldig avstand, hvorav noen binder seg til ledningene. Disse putene oppdager de elektriske signalene som overføres gjennom ledningene fra hjernen, slik at de kan måles og analyseres. Angle sier at det å koble så mange ledninger er det som holdt slike konsepter tilbake i fortiden.
I Paradromics tilfelle er det endelige målet en kobling med høy tetthet til talesenteret i hjernen som kan la selskapet ta inn i hvilke ord en person tenker på å si. Men hvis teknologien fungerer, kan den også utvide evnen til nevrovitenskapsmenn til å lytte i betydelig grad ettersom store ensembler av nevroner genererer kompleks atferd, strikker sammen sensoriske stimuli og til og med skaper bevissthet selv.