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Uma nova interface neural pode durar até 6 anos dentro do cérebro humano

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Para muitos futuristas, o destino da humanidade consiste em fundir nossas mentes com máquinas, mas antes que isso aconteça, precisamos nos conectar fisicamente com eles. Há uma infinidade de desafios envolvidos na criação de uma interface neural confiável, mas um dos maiores é o durabEueuity.

Embora existam maneiras de ler sinais cerebrais externamente usando abordagens como eletroencefalografia (EEG), a maioria dos especialistas concorda que, para capturar o que o cérebro está fazendo em qualquer detalhe, precisamos implantar dispositivos de gravação em nossa substância cinzenta. Obviamente, isso envolve procedimentos médicos invasivos que você não deseja repetir com muita frequência; portanto, esses dispositivos precisam durar um pouco – mas até agora eles só são confiáveis ​​por curtos períodos de tempo.

Agora, os cientistas fizeram um avanço ao criar uma interface neural ultrafina e flexível com milhares de eletrodos que poderiam sobreviver no cérebro por até seis anos. Essa é uma conquista significativa, porque o ambiente salgado, úmido e corrosivo do cérebro é implacável para a maioria dos materiais fabricados pelo homem, sem mencionar a possibilidade de reações do tecido circundante e do sistema imunológico.

“Tentar fazer com que esses sensores funcionem no cérebro é como jogar seu smartphone dobrável e flexível no oceano e esperar que ele funcione por 70 anos” Jonathan Viventi, engenheiro biomédico da Duke University e um dos inventores do dispositivo, disse em um comunicado de imprensa.

A chave era um novo tipo de barreira entre a eletrônica do sistema e o cérebro. Implantes neurais recentes que usam matrizes de eletrodos para gravar de milhares de pontos ao mesmo tempo melhoraram significativamente a resolução das interfaces cérebro-máquina, mas geralmente sofrem com vida útil curta porque os materiais usados ​​para encapsular seus componentes eletrônicos falharam.

Em um em papel Ciência Translational Medicine, os pesquisadores descrevem como eles usaram uma camada de dióxido de silício com menos de um micrômetro de espessura para fornecer um compartimento muito mais confiável. O material degradou em um ratoe de apenas 0,46 nanômetros por dia e é biocompatível; portanto, é improvável que o material dissolvido cause danos ao cérebro. E, embora não sejam condutores, os eletrodos ainda podem detectar a atividade neural através dele através de sensor capacitivo, qual é o fenômeno que alimenta as telas sensíveis ao toque.

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Testar a durabilidade de sua solução a equipe implantou uma interface neural de 64 eletrodos na superfície do cérebro de um rato, e a interface manteve sua confiabilidade por mais de um ano. Eles também mostraram que a abordagem era escalável, criando uma interface neural de 1.008 eletrodos e implantando-a no córtex motor de macacos, onde gravou com sucesso os sinais cerebrais enquanto realizavam tarefas.

As gravações foram atormentadas por mais ruído do que os sistemas convencionais, mas os pesquisadores dizem que isso provavelmente se deve a imperfeições nos componentes eletrônicos, como resultado de serem fabricados em laboratório e não em instalações industriais. Mas a abordagem é compatível com a tecnologia comercial de fabricação de chips, portanto esses defeitos podem ser facilmente solucionados.

Isso também tornaria possível a escala de dispositivos com milhões de eletrodos que poderiam cobrir grandes partes do cérebro, aumentando significativamenteing a quantidade de informação que pode ser gravada. Até agora, os pesquisadores investigaram apenas interfaces que ficam na superfície do cérebro, mas dizem que é possível que sua abordagem funcione com eletrodos penetrantes que são colocada mais profundolado o tecido cerebral.

Essa é a abordagem adotada pela Neuralink, a startup de Elon Musk que desenvolve explicitamente dispositivos que espera implantar em humanos saudáveis. E a empresa contornou o problema de encapsular a eletrônica, transformando seus eletrodos em polímeros condutores, embora perguntas permanecem sobre sua biocompatibilidade e durabilidade.

Talvez o mais promissor, os pesquisadores neste estudo já identificaram algumas modificações em seu esquema de encapsulamento que acham que poderiam diminuir a velocidade com que o material se dissolve o suficiente para durar uma vida humana. Talvez o sonho de um elo persistente entre mentes humanas e máquinas não esteja tão longe.

Crédito da imagem: Gerd Altmann por Pixabay

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