Direkte Hjernegrænseflade til at aktivere næste generations proteser

Forskere fra Northwestern University har udviklet og testet en direkte hjernegrænseflade, der har potentialet til at ændre markedet. Den nye kontrolmekanisme er på størrelse med en frimærke og kan kommunikere direkte med neuroner, hvilket omgår traditionelle sanskanaler.

Opdagelsen kan have en gennemgribende effekt på flere sektorer, herunder medicin, kommunikation, militær og teknologi. Den åbner døren for et nyt niveau i avancerede kontrolsystemer, der kan gøre kommunikation så let som at have en tanke. Her er, hvad du skal vide.

Udviklingen af hjernel-maskine kommunikation

Menneske-maskine kommunikation er kommet langt over de sidste hundred år. De tidligste enheder krævede, at deres kontroller blev indtastet direkte via kodning fra mennesker, der brugte tastaturer. I dag gør avanceret teknologi som Large Language Model (LLM) AI-systemer det lettere end nogensinde at kommunikere med maskiner. Der har dog været ét område af maskine-menneske interaktion, der er blevet lige uden for offentlighedens rækkevidde – tankkontrol.
Hjernel-maskine grænseflader (BMIs) er længe blevet set som det hellige mal i forhold til kommunikation med enheder. I modsætning til andre kontrolmetoder springer BMIs over de neurologiske baner, der er ansvarlige for sansinputdata (øjne, ører, berøring). Disse systemer går direkte til kilden for at hente eller sende data.

Fra alpha-bølger til implantater

Historien om denne teknologi daterer tilbage til 1924, hvor Hans Berger først optog neurologiske signaler i form af alpha-bølger. Årtier senere, med støtte fra DARPA, myntede Jacques Vidal begrebet “Brain Computer Interface”. I 2004 kontrollerede menneskelige patienter som Mathew Nagle enheder ved hjælp af kabelforsynede implantater som BrainGate.
Men tidligere design havde betydelige begrænsninger. De var ofte store, krævede kabler, der løb gennem kraniet til ydre strømkilder, og manglede langsigtede stabilitet. Dette begrænsede deres brug til laboratoriemiljøer og forhindrede bred anvendelse.

Northwestern-gennembruddet

Forskere ved Northwestern University kan have løst nogle af disse problemer. Ifølge den videnskabelige studie Patterned wireless transcranial optogenetics generates artificial perception¹ offentliggjort i Nature Neuroscience, designede og testede gruppen med succes en minimalt invasiv mikro-hjernegrænseflade-maskine.
Denne miniaturiserede transkraniale optogenetiske neurale stimulator bruger mønstrede pulser af rødt lys til at levere information direkte til lysfølsomme neuroner i cortex. Ved at aktivere store ensemble af celler i bestemte rum-tidsmønstre genererer den “kunstige perceptioner”, som hjernen kan lære at fortolke.

Hvordan “frimærke”-enheden fungerer

BMI’en blev designet til at være så lille som muligt. Dens fleksible design er tyndere end en bankkort og kan tilpasse sig patientens skalp. Implantaten sidder direkte på overlappersens overflade med lysene vendt indad. Denne placering tillader enheden at lyse lys direkte gennem kraniet for at ramme neuronerne, hvilket eliminerer behovet for kabler, der trænger gennem hjernewevet.
Kernen i denne teknologi er et array af 64 mikro-LED’er. Disse røde lys er i stand til at levere lys gennem kraniet med minimal tab, og kan skabe komplekse, programmerbare mønstre. I modsætning til tidligere enkelt-LED-design kan dette 64-lys grid stimulere brede netværk af neuroner, hvilket efterligner naturlig sansbehandling.

Trådløs og minimalt invasiv

En af de største fordele ved systemet er dets trådløse egenskaber. Ved at kontrollere enheden fjernstyrede, eliminerede gruppen besværlige kontrolkabler og strømforsyningskabler. Dette forbedrer ikke kun patientens livskvalitet, men reducerer også infektionsrisikoen og tillader softwareopdateringer i realtid.

Resultater: Oprettelse af “kunstig perception”

Ingeniørerne validerede deres teori ved hjælp af genetisk modificerede laboratoriemus med lysfølsomme regioner i deres cortex. Resultaterne var øjenåbnende.
Implantaterne leverede med succes foruddefinerede lysmønstre til præcise neuroner. Impressionistisk kunne mus “afkode” disse kunstige signaler. Selv når de blev frataget syn og berøring, kunne musene navigere i en testzone for at finde mad baseret udelukkende på lys-signalerne, der blev sendt ind i deres hjerner. De fortolkede lysmønstrene som meningsfulde hints, og beviser, at hjernen kan tilpasse sig og forstå denne nye form for direkte kommunikation.

Virkelighedsanvendelser og tidsplan

Sveip til at rulle →

Medicinsk og sanserestaurering

Der er et enormt område af medicinske anvendelser for denne teknologi. Den kan bruges til at skabe næste generations proteser, der giver brugeren mulighed for at føle og kontrollere enheden fra deres tanker. Den kan også hjælpe dem, der er blinde eller døve, ved at give kunstige stimuli direkte til de områder af hjernen, der håndterer disse sanser.
En note om human anvendelse: Selvom enheden i sig selv er ikke-invasiv (sidder uden for kraniet), er den biologiske komponent afhængig af optogenetik. Dette betyder, at patienter først skal have genbehandling for at gøre deres neuroner følsomme over for lys. Selvom dette i øjeblikket er almindeligt i dyremodeller, er denne genetiske modificering en betydelig regulatorisk og sikkerhedsbarriere for human anvendelse, hvilket forklarer tidsplanen på 10+ år.

Militær og forsvar

Militæret har længe søgt efter måder at forbedre kampkapaciteten. Dette projekt kan hjælpe soldater med at kommunikere og dele data på slagmarken i realtid uden at tale, eller kontrollere hardware med forbedret reaktionstid.

Markedsfokus: Investering i hjernel-computer grænseflade

Flere virksomheder har brugt millioner på at forske i, hvordan man kan lave pålidelige hjernel-computer grænseflader. En virksomhed, der fortsat dominerer markedet, er ClearPoint Neuro Inc.

ClearPoint Neuro Inc. (NASDAQ: CLPT)

ClearPoint Neuro Inc. indtrådte på markedet i 1998 med målet om at forbedre medicinske praksisser ved hjælp af avanceret teknologi. Grundlagt af Paul A. Bottomley, leverer virksomheden navigationssystemer til minimalt invasiv neurovidenskab. Deres platforme er afgørende for leveringen af genbehandling og elektrodeimplantation, der er nødvendig for næste generations BMI’er.

Konklusion

Når du ser på disse alle-optiske hjernel-maskine kommunikationssystemer, er det let at forestille sig en fremtid, hvor robotter styres med din tanke. Denne studie kan være begyndelsen på en ny generation af tankkontrollerede enheder, der gør de fleste science fiction-forestillinger forældede.
Hvad synes du om hjernel-styret computere? Ville du bruge en? Lign, kommentér og del denne artikel for at diskutere fremtiden for computering.

Seneste ClearPoint Neuro Inc. (CLPT) aktie nyheder og præstation

Referencer

^{1. Wu, M., Yang, Y., Zhang, J. et al. Patterned wireless transcranial optogenetics generates artificial perception. Nature Neuroscience (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02127-6}