ეს პატარა, ულტრა დაბალი სიმძლავრის ჩიპები ეხმარება მეცნიერებს თქვენი გონების გაგებაში

თქვენ არ გჭირდებათ იყოთ მკვლევარი მეცნიერი, რომ იცოდეთ, რომ ადამიანის ტვინი მგრძნობიარე ორგანოა: ყოველი კვადრატული მილიმეტრი თავის ტვინი შეიცავს ათიათასობით ნეირონს - ელექტრო გაყვანილობას, რომელიც აგზავნის შეტყობინებებს გარშემო ტვინი.

იმ ნეირონების ელექტრული აქტივობის გაზომვისას გარე ზონდებით ან იმპლანტანტებით შეუძლიათ მკვლევარებს და სამედიცინო პროფესიონალები ტვინის ფუნქციონირების გააზრება, ტვინში გარე აპარატურის დანერგვა არ არის გარეშე რისკი.

ტვინის იმპლანტები უნდა იყოს რაც შეიძლება პატარა, რათა შემცირდეს ტვინის ფუნქციონირების დარღვევის შანსი. მაგრამ, ამ მჭიდროდ შეფუთული ნეირონების სიმკვრივის წყალობით, ნებისმიერი ჩიპი, რომელიც გამოიყენება ადამიანის ტვინის მონიტორინგისთვის, უნდა შეეძლოს უზარმაზარი ინფორმაციის მოპოვება და დამუშავება.

პაწაწინა, დაბალი სიმძლავრის, მაღალი გამტარუნარიანობის ჩიპები, რომლებიც კომფორტულად იჯდეს ადამიანის ტვინზე: არც ისე მარტივი აპარატურა აშენება, მაგრამ ჩიპები, რომლებსაც შეუძლიათ ამ ყველაფრის გაკეთება, სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ტვინის და ცენტრალური ნერვული სისტემის შემდგომი კვლევისთვის დარღვევები.

მკვლევარები პერდუს უნივერსიტეტიინდიანაში იმედოვნებენ, რომ შექმნიან ხელსაწყოს, რომელიც უკეთეს დახმარებას გაუწევს ნევროლოგიური დარღვევების მქონე ადამიანებს.

იხილეთ: ეგზომედიცინი ჩამოდის: როგორ შეიძლება კოსმოსში ლაბორატორიებმა გზა გაუხსნან დედამიწაზე ჯანდაცვის მიღწევებს (ქავერ სიუჟეტი PDF)

მკვლევარებმა შექმნეს პატარა ჩიპი, რომელიც იღებს სიგნალებს ტვინის ან ნერვული სისტემისგან და აგზავნის მათ უსადენოდ სხეულის გარეთ ანალიზისთვის, ბატარეის საჭიროების გარეშე უნივერსიტეტი.

ჩიპის შექმნა სამი წლის სამუშაო იყო, განუცხადა ZDNet-ს საიდ მოჰამადიმ, პერდუს ელექტრო და კომპიუტერული ინჟინერიის განყოფილების ასოცირებულმა პროფესორმა.

"იდეა იყო "შეგვიძლია ეს რაც შეიძლება პატარა გავხადოთ?" ასე რომ, ჩვენ გადავხედეთ, რა არის სისტემის მცირე ზომის შექმნის გზები -- ის არ უნდა ჰქონდეს ბატარეა, არ უნდა ჰქონდეს გარე კომპონენტები, ეს უნდა იყოს მხოლოდ პატარა ჩიპი და ყველაფერი უნდა იყოს პატარა ჩიპი. ასე რომ, ჩვენ ბევრი ვიმუშავეთ ანტენის მასზე ინტეგრირებისთვის, ჩვენ ვიმუშავეთ იმისთვის, რომ შევცვალოთ ბატარეა უკაბელო ელექტროენერგიით“, - თქვა მან.

იმისათვის, რომ ჩიპი შეძლებისდაგვარად პატარა ყოფილიყო (ახლა ის 1 მმ-ზე 0,5 მმ-ის ფარგლებშია), მკვლევარებმა გადაწყვიტეს მისი ანტენის რედიზაინი. სპირალური ნიმუში - გადაწყვეტილება, რომელიც მათ საშუალებას აძლევდა შეენარჩუნებინათ ანტენა რაც შეიძლება დიდხანს, ხოლო შემცირებული სივრცის მოცულობა ის.

„ჩვეულებრივ ანტენები დიდია, განსაკუთრებით იმიტომ, რომ ეს არის დაბალი სიხშირის [ერთი] 1 გჰც-ზე და როცა ანტენის ზომას ითვლით, ის რამდენიმე სანტიმეტრი უნდა იყოს... მისი ნაწილი ჩვენ სპირალურად შემოვტრიალდით თავის გარშემო, რათა პატარა ყოფილიყო, ხოლო ძირითადი ნაწილი, რომელიც პასუხისმგებელია სიგნალის უმრავლესობის გამოვლენაზე, სწორია. ამ ხრიკის გაკეთებით ჩვენ შევძელით ანტენა გავხადოთ პატარა და მაინც ძალიან ეფექტური“, - თქვა მოჰამადიმ.

ამჟამად, Purdue-ს პროტოტიპის ჩიპს აქვს ოთხი არხი - მცირე ნაწილი იმისა, რაც საჭირო იქნება კომერციული ნერვული ზონდისთვის, მაგრამ საკმარისია იმის დასამტკიცებლად, რომ სისტემა შეიძლება გამოყენებულ იქნას.

”ჩვენ უნდა დავამატოთ კიდევ ბევრი ნერვული ადგილი, რომ შევძლოთ ბევრი, ბევრი ნერვული სიგნალის ამოღება. ამჟამად, ჩიპს აქვს მხოლოდ ოთხი ან ისინი, მაგრამ ჩვენ გვჭირდება კიდევ ბევრი -- ადამიანები იყენებენ ზონდებს, რომლებსაც აქვთ 64 ან 128 არხი სხვადასხვა საიტების დასათვალიერებლად. ჩვენ ვმუშაობთ რიცხვების გაფართოებაზე, ამიტომ ვიმედოვნებთ, რომ შევძლებთ ამ ნერვული უბნების დამატებით დამატებას და ეს მოწყობილობას ოდნავ უფრო დიდს გახდის“, - თქვა მოჰამამიმ. ჩიპის 64 არხამდე გაფართოებას კიდევ ერთი წელი დასჭირდება, დასძინა მან.

მკვლევარები ასევე იმუშავებენ სხვა გაუმჯობესებაზე, როგორიცაა ინტერფეისის მიკროსქემის სიჩქარის გაზრდა ციფრულად ახდენს სიგნალს ნერვული ადგილიდან ჩიპის მთლიანი ენერგიის მოთხოვნილების მნიშვნელოვნად გაზრდის გარეშე. დრო. ანალოგიურად, როგორც იზრდება იმ ნერვული ადგილების რაოდენობა, რომელთა წაკითხვაც ჩიპს შეუძლია, პერდუს მკვლევარები გეგმავენ გაზარდოს უკაბელო კომუნიკაციის სიჩქარე ჩიპსა და გარე კომპიუტერს შორის, რომელიც იღებს მას მონაცემები.

იხილეთ: სენსორული საწარმო: IoT, ML და დიდი მონაცემები (ZDNet სპეციალური ანგარიში) | ჩამოტვირთეთ ანგარიში PDF ფორმატში (TechRepublic)

ეს არ არის ერთადერთი დამაბალანსებელი მოქმედებები, რომლებიც გუნდს დასჭირდება, სანამ ტვინის კითხვის იმპლანტანტები გამოიყენებენ ადამიანებზე. ელექტრონიკის დამზადების ერთ-ერთი სირთულე, რომელსაც შეუძლია ტვინთან დაკავშირება, არის ორგანოს მოძრაობის მორგება. სხეულის არა ძვლოვანი სტრუქტურების უმეტესობის მსგავსად, ტვინი არ არის სტატიკური: ის პულსირებს, ამიტომ ნებისმიერ ელექტრონიკას, რომელსაც შეხება აქვს, უნდა ჰქონდეს მოქნილობის ხარისხი, რომ ერთად გადაადგილდეს.

„თუ ეს არ მოძრაობს ტვინის მოძრაობასთან ერთად, შესაძლოა ნეირონები დაზიანდეს. დროთა განმავლობაში, ადამიანები, რომლებიც იყენებდნენ ამ ზონდებს, შენიშნეს, რომ სიგნალი დაკარგულია... თუ თქვენი ელექტროდი მოქნილია და შეუძლია თავის ტვინის ქსოვილთან ერთად მოძრაობა, თქვენ გექნებათ ნაკლები დაზიანება და დიდი ხნის განმავლობაში სიგნალის მიღების უკეთესი შანსი“, - თქვა მუჰამედიმ.

მიუხედავად იმისა, რომ Purdue-ს მკვლევარები ჩვეულებრივ იყენებდნენ თავიანთ ჩიპს მხოლოდ რამდენიმე წუთის განმავლობაში, მათ შექმნეს ის საკმარისად მოქნილი და საკმარისად დაბალი სიმძლავრის მქონე. რომ მას შეუძლია დარჩეს სხეულში უფრო დიდი ხნის განმავლობაში და საბოლოოდ დაინახოს ჩიპის შემდგომი თაობები, რომლებიც გამოიყენება ტვინის გრძელვადიან მონიტორინგში ჯანმრთელობა.

მუჰამედის თქმით, დინკური ჩიპი სათავეს იღებს ნიადაგის პირობების მონიტორინგისთვის, როგორიცაა ტემპერატურა და ტენიანობა. „იდეა იყო მტვრის ნაჭერი გვქონოდა, რომელსაც შეეძლო, თუ მას ნიადაგში ჩადებდით, აღმოეჩინა ნიტრატების ან ნიტრიტების დონე, ან ნიადაგის კვება და მცენარის ზრდის მდგომარეობის მონიტორინგი. ეს სასარგებლო იქნება სოფლის მეურნეობისთვის. ჩვენ გვქონდა გარკვეული სამუშაო ამ სფეროში და არც ისე რთული იყო ნერვული სენსორის მიმაგრება ამ მოწყობილობაზე, რომ არსებითად იგივე გაგვეკეთებინა. ”

მოკლევადიან პერსპექტივაში, ჩიპი სავარაუდოდ გამოყენებული იქნება ნეიროდეგენერაციული დაავადებების მონიტორინგში, როგორიცაა პარკინსონის ან ALS ცხოველთა მოდელებში, რათა უკეთ გაიგოს და შეისწავლოს პირობები.

თუმცა, უფრო შორეულ მომავალში, ჩიპს შეუძლია ნერვის დაზიანებების გამოსწორება, ნერვის გაწყვეტილ ორ ნაწილს შორის ხიდის როლის შესრულებით. ”თუ ვინმეს აქვს ნერვის დაზიანება, შეგიძლიათ დააყენოთ ორი მოწყობილობა თითოეულზე და ხელახლა დააკავშიროთ ისინი უკაბელო კომუნიკაციით,” - თქვა მოჰამამიმ. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტვინისა და ნერვული სისტემის სხვა ნაწილების დასაკავშირებლად, ნეიროპროთეზირების საფუძველში. ”ეს იქნება 20 წელი შემდეგ გზაზე, დიდი გზაა გასავლელი.”

ბოლო და დაკავშირებული გაშუქება

AI და ჯანმრთელობა: მანქანური სწავლების გამოყენება ადამიანის იმუნური სისტემის გასაგებად

Microsoft-მა და Adaptive Biotechnologies-მა ითანამშრომლეს ამბიციურ იმუნოლოგიურ პროექტზე, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელი გახდა დაავადებების დიაგნოსტირება ბევრად უფრო სწრაფად.

Apple-ის ჯანდაცვის გეგმები მიკროსკოპის ქვეშ: iPhone-ის აპებიდან Apple Watch-მდე და შემდგომში

ჯანდაცვის მონაცემების შეგროვება, გაზიარება და გაგება შეიძლება შეიცვალოს, თუ Apple გახდება მომხმარებლებისა და პროვაიდერების მედიცინის ტექნოლოგიების რჩეული მიმწოდებელი.

რატომ შეიძლება იყოს ყლაპვადი რობოტები ჯანდაცვის მომავალი?

Caltech-ის მკვლევართა თანამშრომლობამ შეიძლება გზა გაუხსნას ახალი თერაპიებისთვის, პატარა მოწყობილობების შექმნით, რომლებიც აკონტროლებენ თქვენს სხეულს.

DeepMind და NHS: რეალურად როგორია Google-ის თირკმლის ჯანმრთელობის აპის გამოყენება

Royal Free იყო Google-ის ერთ-ერთი პირველი ჯანდაცვის პარტნიორი. ორი წლის შემდეგ, როგორ მუშაობს მათი პარტნიორობის პროდუქტი?

როგორ შეიძლება ადამიანის მიკროჩიპის იმპლანტანტებმა გამოიწვიოს „ჯანმრთელობის დემოკრატიზაცია“ IoT-ის საშუალებით (TechRepublic)

შვედმა ბიოჰაკერმა შექმნა RFID მიკროჩიპები, რომლებიც შეიძლება ვინმეს ხელში ჩაინერგოს. მას მიაჩნია, რომ ინოვაციამ შეიძლება გამოიწვიოს რევოლუცია IoT ჯანმრთელობის ინდუსტრიაში.

CES 2018 სერიოზულად ეკიდება ჯანმრთელობას, კეთილდღეობას და სამედიცინო ტექნოლოგიებს (CNET)

CES-ზე გამოფენილი თავის მოვლის, ფიტნესისა და ძილის მოწყობილობების დიდი რაოდენობით, ჯანმრთელობისა და სამედიცინო ინდუსტრიები დიდ ხმაურს ახდენენ სამომხმარებლო ტექნოლოგიებში.