Технологии интерфейса «мозг-машина» (ИММ) позволит помочь в восстановлении коммуникативных и контрольных функций у людей с тяжелыми двигательными нарушениями. Традиционные системы не могут быть широко использованы, так как являются энергоемкими и громоздкими.
Группа ученых из EPFL разработала первый миниатюрный интерфейс «мозг-машина» (MiBMI), с высокой производительностью.
Результаты разработки были представлены в журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits и Интерфейс MiBMI обладает большим потенциалом и может помочь улучшить качество жизни пациентов с такими заболеваниями, как травма спинного мозга или БАС (боковой амиотрофический склероз).
Миниатюрный размер и низкое энергопотребление MiBMI - это ключевые характеристики, которые делают систему удобной для имплантации. Минимальная инвазивность такой системы позволяет обеспечить безопасность и практичность.
Система также полностью интегрирована, так как запись импульсов и обработка проводится на маленьких чипах, площадью всего 8 мм.
Преобразование мыслей в текст достигается декодированием нейронных сигналов, которые возникают в моменты, когда человек мысленно пишет буквы или слова. В ходе процесса проводится фиксация нейронной активности, связанная с двигательными действиями письма. Запись проводится с помощью электродов, имплантированных в мозг. В дальнейшем чипсет MiBMI проводит обработку этих сигналов в реальном времени, переводя мысленные движения руки в соответствующий цифровой текст.
Эта система позволит пациентам, особенно тем, у кого синдром «lock man» или другие серьезные моторные нарушения, общаться, просто думая о письме, а интерфейс трансформирует их мысли в текст на экране компьютера.
В настоящее время чип проводит декодирование до 31 различных символов, что значительно превосходит существующие интегрированные системы.
Чипы MiBMI регистрируют данные и обрабатывают информацию в режиме реального времени, и интегрирует 192-канальную нейронную систему записи с 512-канальным нейронным декодером.
Для обработки огромного объема информации, которая собирается электродами на миниатюрном BMI, ученым пришлось изменить подход к анализу данных.
Ученые обнаружили, что активность мозга для мысленного написания каждой буквы имеет свои очень специфические маркеры, отличительные нейронные коды (DNC). Поэтому, микрочипу не нужно обрабатывать тысячи байты и для определения буквы достаточно сотни байтов.
Ученые планируют продолжить изучение возможности использования чипа для выполнения других задач.
