Eksponentiniai technologijos pažanga pavertė idėjas, kurios kadaise priklausė mokslinės fantastikos sričiai realybe. Dar visai neseniai „Controling Machines“, turint mintį, buvo kibernetinė fantazija, tačiau smegenų ir kompiuterių sąsajos (BCI) technologija dabar turi tikrą potencialą revoliucionizuoti mediciną.
BCI sistema įgalina tiesioginį ryšį tarp smegenų ir išorinio prietaiso, aptikdama ir aiškindama smegenų signalus, tada paverčiant juos komandomis. Jie buvo naudojami įvairioms programoms, pradedant žymeklio perkėlimu ekrane ir kontroliuojant protezavimo galūnę ar atkuriant prarastus pojūčius. Vienas iš BCI technologijų, kurios didelę sukibimą su didele trauka žiniasklaidoje, naudojimas yra judėjimo atkūrimas žmonėms, praradusiems variklio kontrolę dėl tokių sąlygų kaip paralyžius, insultas ar nugaros smegenų sužalojimas. Tradiciniai gydymo būdai dažnai stengiasi taisyti ar pakartotinai pažeisti nervų kelius, tačiau BCIS siūlo išeitį iš viso apeiti traumą.
2024 m. Sausio mėn. Neurallink implantavo pirmąjį pacientą su savo BCI, gavęs tyrimo prietaiso atleidimą nuo FDA 2023 m. Gegužės mėn., O 2025 m. Sausio mėn. „Motif Neurotech“ laimėjo JK vyriausybės pažangių tyrimų ir instrukcijų agentūros finansavimo dotaciją, kad galėtų pagerinti savo terapinę BCI technologiją, skirtą gydyti kognityvines ir psichiatrines sąlygas. Europoje, intraini neuroelektronika, vėliau medicinos ir „Cortec“ padarė didelę pažangą, o Australijos kompanija „Synchron“ ir Kinijos laiptai ir toliau peržengia BCI ribas per APAC.
Nors BCI įgyvendinimas yra besivystančiuose etapuose, ši technologija jau rodo didelį augimo potencialą. Šiuo metu „Grand View Research“ apskaičiavo, kad iki 2030 m. BCI rinka gali būti verta 6,2 mlrd.
Žmogaus istorijos už mokslo
2020 m. Keith Thomas buvo paliktas paralyžiuotas nuo krūtinės po nardymo avarija.
Dalyvaudamas klinikiniame tyrime „Northwell Health“ Feinsteino institutuose Niujorke, Tomas atliko dvigubą nervinį aplinkkelį – novatorišką procedūrą, skirtą tiek motorinėms komandoms, tiek jutiminiam atsiliepimui. Keli elektrodų matricos buvo dedamos tiesiai į jo smegenis per 15 valandų operacijos metu, daugiausia dėmesio skiriant sritims, atsakingoms tiek už judėjimą, tiek už sensaciją, kurios buvo sujungtos su stuburo stimuliatoriumi ir raumenų elektrodų pleistrais ant rankos ir rankos. Kai Tomas galvojo apie rankos judėjimą, BCI aptiko tuos nervinius signalus, kuriuos dekodavo dirbtinis intelektas (AI) ir pritaikė elektrinius impulsus į nugaros smegenis ir raumenis, kad suaktyvintų judėjimą ir atkurtų jausmą. Jo stiprumas taip pat ir toliau tobulėjo už pradinio lygio po to, kai sistema buvo išjungta, o tai rodo ne tik neurologinį atsigavimą, bet ir neurologinį atkūrimą
2025 m. Kovo mėn Ląstelė Kliniškai išbandyto BCI rezultatai, leidžiantys vyrui paralyžiuoti insultu, kad būtų galima kontroliuoti robotinę ranką. Pažymėtina, kad ši sistema ir toliau patikimai veikė septynis mėnesius su koregavimu. Šie įtaisai paprastai veikia tik dieną ar dvi dėl tokių iššūkių kaip smegenų signalo nestabilumas ar elektrodo skilimas. Šis atvejis yra reikšmingas, nes tai parodo ilgalaikio stabilumo potencialą ir rodo BCI atsparumo šuolį į priekį. Priėmus AI, sąsaja išliko tiksli ir naudinga, todėl sumažėjo priklausomybė nuo inžinierių. Asmenims, kuriems taikoma paralyžius, tai gali reikšti agentūros ateitį ir kasdienę autonomiją.
Autonomijos atgavimas yra ne tik suteikiama galimybė judėti, bet ir galimybė bendrauti bei teisę į saviraišką. Trečiasis „Neuralink“ implanto gavėjas buvo žmogus, turintis pažengusį ALS, Bradfordo (Bradas) Smithas. Jis sukūrė antraštes redaguodamas ir visiškai per savo mintis paskelbdamas „YouTube“ vaizdo įrašą, naudodamas įrenginį, implantuotą jo motorinėje žievėje. Smithas išmoko kontroliuoti kompiuterio žymeklį, naudodamas subtilius liežuvio judėjimo tarpus, – neuroninę strategiją, optimizuotą jo pasąmonę. Naudodamas AI-varomo balso replikatorių, apmokytą prieš diagnozės įrašus, Smithas taip pat sugebėjo papasakoti vaizdo įrašą savo originaliu balsu.
Ankstyvieji bandymai taip pat rodo, kad BCIS gali padėti žmonėms, turintiems atminties praradimą, reaguojant ar sustiprinant nervų grandines, susijusias su atminties formavimu ir prisiminimu. Pacientams, sergantiems sunkią depresiją ar PTSS, BCIS vieną dieną galėtų leisti tikslinį smegenų stimuliavimo terapiją, kuri yra tiksliau nei dabartinis farmacijos gydymas, ir turintys mažiau šalutinio poveikio.
Tiksli inžinerija BCI sistemose
Naudodamiesi šiuolaikiniais BCI, ne tik rezultatai yra puikūs, bet ir priemonės, kuriomis jie pasiekiami. Atsižvelgiant į šios sąsajos švelnumą, smegenų audinio trapumą ir aparatūros jautrumą, tiksli inžinerija yra gyvybiškai svarbi.
Pažangūs BCI naudoja ypač smulkius elektrodus, kurie yra plonesni už žmogaus plaukus, kurie sėdi ant smegenų paviršiaus arba implantuojami į smegenų audinį. Mikroelektrodų matricos ūmiai tiksliai pasirenka elektrinį aktyvumą, stebėdami atskirų neuronų šaudymą. Kai kuriose sistemose šie signalai belaidžiai perduodami išoriniam įrenginiui, kur mašinų mokymosi algoritmai paverčia juos veiksmaisiais duomenimis.
Šie ypač jaunikliai reikalauja ne tik tikslumo, bet ir gilių techninių žinių, kaip užtikrinti tobulą kalibravimą. „Allime“ siūlo OEMS partnerystę, kuri apima medžiagų pasirinkimą, pradedant nuo nerūdijančio plieno ir kobalto-chromo lydinių iki kilnių metalų, tokių kaip platinos irridis ir auksas. Veiksminga matmenų kontrolė iki 0,007 mm, „Allima“ taip pat teikia pažangias paviršiaus procedūras, tokias kaip polimero ar elektropliuotos apdaila, skirta izoliacijai, laidumui ir biologiniam suderinamumui.
Jų „vieno langelio“ požiūris ir judrus plėtros procesas ne tik sumažina kintamumą, bet ir pagreitina laiko tarpą, bendradarbiaudamas kuriant ir kuriant prototipus. Jo pritaikyti procesai apima tikslų ypač smulkių medicininių laidų ir nitinolio, lazerinių technologijų ir tikslaus mikrobangų zondų galimybių apdorojimą. Turėdamas dešimtmečių patirtį sprendimuose, kurie jaučia, perduoda, matuoja, stimuliuoja, sugauna ar supjaustomas, „Allrim“ originalios įrangos gamintojai aprūpina kalibruotus, aukštos kokybės vielos pagrindu sukurtus sprendimus, pritaikytus sudėtingoms, gyvybei keičiančioms programoms neurostimuliacijoje ir už jos ribų. Norėdami sužinoti daugiau apie tai, kaip „Allima“ gali palaikyti jūsų BCI sistemos plėtrą, apsilankykite jų svetainėje.
