Przełom w zakresie interfejsów mózg–komputer. O 90 proc. obniżono pobór energii implantów, co pozwoli znacznie wydłużyć ich pracę [DEPESZA]
Naukowcy dokonali dużego skoku technologicznego w zakresie zasilania interfejsów mózg–komputer. Opracowano metodę zmniejszenia poboru mocy implantu przy jednoczesnym zwiększeniu jego dokładności w przesyłaniu sygnałów elektrycznych. To pozwoli opracować długowieczne implanty mózgowe, które mogą zarówno leczyć choroby neurologiczne, jak i umożliwiać sterowanie za pomocą mózgu protezami kończyn, a nawet maszynami.
– Obecnie interpretowanie sygnałów mózgowych w czyichś zamiarach wymaga komputerów tak wysokich jak ludzie i dużej ilości energii elektrycznej – o wartości kilku akumulatorów samochodowych – podkreśla Samuel Nason, doktorant w Laboratorium Protetyki Nerwu Korowego na Uniwersytecie Michigan.
Zespół z Uniwersytetu Michigan o 90 proc. obniżył zapotrzebowanie prototypowego interfejsu mózg–komputer, przy okazji zauważalnie poprawiając niezawodność przepływu danych. Udało się to uzyskać poprzez zastosowanie autorskiego systemu kompresji sygnałów mózgowych. Większość przewodowych interfejsów mózg–komputer przetwarza aż do 20 tys. impulsów nerwowych na sekundę, przez co implant musi pobierać dużo energii. Nowa metoda zakłada badanie sygnałów SBP, czyli zespołu częstotliwości emitowanych przez wiele neuronów w zakresie od 300 do 1000 Hz.
Współczesne interfejsy mózg–komputer funkcjonujące w formie implantów doczaszkowych muszą analizować nawet do 20 tys. impulsów nerwowych na sekundę, aby zapewnić płynny i precyzyjny przepływ danych pomiędzy mózgiem a zewnętrznym komputerem. Stosując metodę opracowaną na Uniwersytecie Michigan, można zaprojektować implant, który zapewni podobną bądź wyższą precyzję pomiaru, analizując zaledwie 2 tys. impulsów nerwowych na sekundę. Dzięki temu implanty kolejnej generacji będą mogły pobierać nawet do 90 proc. mniej energii.
– Zmniejszenie ilości energii elektrycznej o rząd wielkości pozwoli w końcu na stworzenie interfejsów mózg–maszyna w domu – przekonuje Samuel Nason. – Już istniejące obwody, wykorzystujące tę samą szerokość pasma i moc, mogą mieć teraz zastosowanie do całego szeregu interfejsów mózg–maszyna.
Jednym z pionierów na rynku miniaturyzacji technologii interfejsów mózg–komputer jest Neuralink, które pracuje nad prototypowymi rozwiązaniami tego typu. Firma Elona Muska zaprezentowała już wyspecjalizowaną maszynę do szycia, która pozwoli w pełni automatycznie wwiercić się w czaszkę pacjenta i zaszyć w mózgu wiązki elektrod służących do przesyłania impulsów nerwowych do zewnętrznego komputera.
Neuralink jest obecnie w fazie wczesnych testów laboratoryjnych na szczurach, które mają potwierdzić możliwość nawiązania wysokoprzepustowego połączenia między mózgiem a maszyną. Według obecnych założeń 28 sierpnia 2020 roku firma ujawni stan prac nad projektem, a w 2021 roku będzie gotowa do wszczepienia implantów pierwszym pacjentom. Pozwolą one obejść rdzeń kręgowy i nawiązać bezpośrednie połączenie pomiędzy centralnym układem nerwowym a kończynami, tym samym przywracając ich sprawność.
Odkrycie naukowców z Michigan może z kolei prowadzić do powstania długotrwałych implantów mózgowych, które mogą zarówno leczyć choroby neurologiczne, jak i umożliwiać sterowanie za pomocą mózgu protezami kończyn, a nawet maszynami.
– To duży krok naprzód – podkreśla Cynthia Chestek, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Michigan. – Uzyskanie sygnałów o dużej przepustowości, których obecnie potrzebujemy do bezprzewodowych interfejsów maszyna–mózg, byłoby całkowicie niemożliwe, biorąc pod uwagę zasilanie istniejących urządzeń, takich jak rozrusznik.
Według analityków z firmy Valuates Reports wartość globalnego rynku interfejsów mózg–komputer w 2019 roku wyniosła 1,36 mld dol. Przewiduje się, że do 2027 roku wzrośnie do 3,85 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 14,3 proc.
Czytaj także
- 2024-11-26: Polscy naukowcy pracują nad personalizowaną terapią raka płuca. Faza badań klinicznych coraz bliżej
- 2024-08-02: Zła dieta może powodować obniżenie nastroju i zdolności poznawczych. Naukowcy potwierdzają związek żywienia z neurochemią
- 2024-06-03: Sektor biotechnologii przyciąga coraz więcej naukowców. Najbardziej poszukiwani są specjaliści z kompetencjami laboratoryjnymi i pracownicy rozwoju biznesu
- 2024-05-14: Wykorzystanie technologii znacznie skraca prace nad nowymi lekami. Sektor biotechnologiczny nadrabia zaległości i mocno inwestuje w innowacje
- 2024-03-26: Empatii można się nauczyć przez obserwowanie innych empatycznych osób. Środowisko społeczne może też wpłynąć na jej utratę
- 2024-02-14: Zakochaniu towarzyszą duże zmiany w zachowaniu i emocjach. Australijscy naukowcy zbadali, które obszary mózgu za to odpowiadają
- 2023-11-30: Wpływ poezji na samopoczucie zbadali naukowcy. Okazała się pomocna w walce z samotnością i radzeniu sobie z trudnymi emocjami
- 2023-12-18: Odstawienie alkoholu pomaga poprawić stan kory mózgowej. Efekty widać już w ciągu kilku tygodni abstynencji
- 2023-10-04: Rusza Wirtualny Uniwersytet Pedagogiczny. Pomoże nauczycielom w śledzeniu bieżącej wiedzy i praktyk edukacyjnych
- 2023-09-28: Sektor biotechnologiczny jednym z najciekawszych na warszawskiej giełdzie. Na duże zainteresowanie zagranicznych inwestorów musi jeszcze poczekać
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Transport
W Europie segment elektrycznych małych aut miejskich zapóźniony o trzy–cztery lata. Hyundai chce to zmienić
Niewielki, ale pojemny dwubryłowy samochód z segmentu małych aut miejskich – Hyundai Inster – to najnowsza propozycja koreańskiego producenta. Samochód przedstawiany jest jako najtańszy elektryk w ofercie Hyundaia, który ma przekonać do elektromobilności kolejną grupę kierowców. Tym bardziej że dotąd na rynku brakowało aut elektrycznych z segmentu A. W nowym modelu producent zastosował zaawansowane technologie, m.in. system pompy ciepła, która ogrzewa akumulator, by zminimalizować utratę energii.
Nauka
Agencja Badań Medycznych walczy z czasem przy obsłudze konkursów z KPO. Największym problemem są braki kadrowe
W 2024 roku do Agencji Badań Medycznych wpłynęło dwa–trzy razy więcej wniosków niż zazwyczaj. To zasługa pięciu konkursów w ramach Krajowego Planu Odbudowy, szczególnie dotyczącego badań biomedycznych. Przez braki kadrowe i stopień skomplikowania wniosków niedawno agencja zdecydowała o przedłużeniu terminu oceny wniosków w jednym z konkursów. To jednak powoduje, że beneficjenci będą mieli bardzo mało czasu na realizację projektów.
Ochrona środowiska
Powodzie, susze i zanieczyszczenie rzek to największe zagrożenia wodne dla Polski. Brakuje specjalistów w tej dziedzinie
Zagrożenia związane z wodą pojawiają się w Polsce coraz częściej wraz ze wzrastającą częstotliwością występowania hydrologicznych zjawisk ekstremalnych, jak susze i powodzie. Problemem jest również niska jakość wody w rzekach – tylko 1,8 proc. naszych rzek ma wodę pierwszej klasy czystości, zdatnej do picia. Polska Akademia Nauk powołała Komitet Nauk o Wodzie i Gospodarki Wodnej. Jego celem jest przede wszystkim wypracowanie programu badawczego ukierunkowanego na bezpieczeństwo wodne Polski, diagnoza zagrożeń i propozycje skutecznych rozwiązań.
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.