अल्ट्रा-थिन इम्प्लांटेड ब्रेन कंप्यूटर इंटरफ़ेस रिकॉर्ड तोड़ता है

दुनिया की अधिकांश जनसंख्या अपने स्मार्टफ़ोन, पीसी या टैबलेट को पारंपरिक स्क्रीन और कीबोर्ड इंटरफ़ेस के माध्यम से उपयोग करती है। हालांकि, ये मानव‑मशीन संचार के तरीके आने वाले वर्षों में अप्रचलित हो सकते हैं क्योंकि प्रतिष्ठित संस्थानों के इंजीनियरों की एक टीम ने सफलतापूर्वक एक छोटा, इम्प्लांटेबल BCI बनाया है जो कई बाजारों में क्रांति लाने की क्षमता रखता है।

उनका आविष्कार एक वायरलेस ट्रांससीवर, एक उन्नत पावर सिस्टम, एक डिजिटल कंट्रोल मॉड्यूल, डेटा कनवर्टर, और कई अतिरिक्त घटकों को मिलाकर सीधे मस्तिष्क‑से‑मस्तिष्क दो‑तरफ़ा संचार को सक्षम बनाता है। यह विकास BCI के लिए एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है जो एक दिन मानव और मशीन के बीच इंटरैक्शन को पुनः आकार दे सकता है। यहाँ वह सब कुछ है जो आपको जानना चाहिए।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस (BCI)

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस ने पिछले 50 वर्षों में काफी प्रगति की है। ये डिवाइस सरल अल्फा वेव डिटेक्टर से विकसित होकर जटिल प्रणालियों तक पहुँच गए हैं जो वास्तविक समय में मस्तिष्क के संकेतों को पकड़ और डिकोड कर सकते हैं।

BCI तकनीक की वृद्धि ने चिकित्सा क्षेत्र में कई रोमांचक विकासों के द्वार खोले हैं। विशेष रूप से, इन डिवाइसों को मिर्गी या पक्षाघात जैसी न्यूरोलॉजिकल विकारों वाले लोगों के उपचार में उपयोगी पाया गया है। परिणामस्वरूप, वैज्ञानिक अब इस तकनीक को एक महत्वपूर्ण सेक्टर के रूप में देखते हैं जिसमें लाखों लोगों की मदद करने की क्षमता है।

आज के ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस (BCI) की समस्याएँ

जैसा कि अपेक्षित है, मस्तिष्क तरंगों को पकड़ने और उन्हें बाहरी डिवाइसों को नियंत्रित करने के लिए डिकोड करने में महत्वपूर्ण तकनीकी जटिलता की आवश्यकता होती है। इस तकनीक को सीमित करने वाला मुख्य कारक इसकी जटिल प्रकृति है। हाल ही तक, AI सिस्टम इन तरंगों को सटीक रूप से डिकोड करने में सक्षम नहीं थे, जिससे यह कार्य पारंपरिक कंप्यूटिंग सिस्टम द्वारा किया जाता था।

भारी‑भारी हार्डवेयर वर्तमान BCI को सीमित करता है

जब तकनीक ने इन क्षमताओं को हासिल करना शुरू किया, तब भी यह बड़ी, असुविधाजनक और पहनने वाले के लिए अप्रायोगिक रही। आज के सबसे उन्नत सिस्टम को अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक्स को रखने के लिए खोपड़ी या छाती में एक बड़ा इम्प्लांटेबल कैनिस्टर चाहिए होता है। यह भंडारण खोपड़ी या छाती में इम्प्लांट किया जाता है, जहाँ बाद वाला विकल्प अतिरिक्त केबलों की आवश्यकता रखता है।

क्यों आज के BCI स्केलेबल नहीं हैं

कई उत्पादन प्रतिबंधों ने इन डिवाइसों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को असंभव बना दिया है। एक ओर, इन डिवाइसों को बड़े पैमाने पर बनाने के लिए आवश्यक लागत और सटीकता उपलब्ध नहीं थी। इसके अलावा, आधुनिक डिज़ाइन को बड़े‑पैमाने पर उत्पादन का समर्थन करने के लिए नहीं बनाया गया था, जिससे वे ऐसी विधियों और घटकों का उपयोग करते हैं जो इसे अव्यावहारिक बनाते हैं।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस अध्ययन: BISC इम्प्लांट के अंदर

इन सीमाओं को BCI की वास्तविक क्षमता हासिल करने में मुख्य बाधा के रूप में पहचानते हुए, कोलंबिया विश्वविद्यालय, न्यूयॉर्क‑प्रेस्बिटेरियन अस्पताल, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय और पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के इंजीनियरों की एक टीम ने इन समस्याओं को ठीक करने और मानव‑मशीन नियंत्रण के एक नए युग को लाने के लिए काम किया।

The study¹, titled ‘एक वायरलेस सबड्यूरल‑कंटेनड ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस 65,536 इलेक्ट्रोड और 1,024 चैनलों के साथ’, published in Nature Electronics rethinks the entire approach from the ground up. Their creation achieves unmatched performance that equals orders of magnitude improvements over earlier versions, all from a tiny wireless ultra-thin neural implant.

बायोलॉजिकल इंटरफ़ेस सिस्टम टू कॉर्टेक्स (BISC)

उनका आविष्कार, जिसे बायोलॉजिकल इंटरफ़ेस सिस्टम टू कॉर्टेक्स (BISC) कहा जाता है, एक सरल सिंगल‑चिप मेटल‑ऑक्साइड‑सेमिकंडक्टर (CMOS) इंटीग्रेटेड सर्किट डिज़ाइन को प्रदर्शित करता है। इसकी अत्यंत छोटी माप 50 μm मोटाई और 3 mm³ आयतन के साथ वर्तमान मानक इम्प्लांट के 1/1000वें भाग के बराबर है, या लगभग मानव बाल की मोटाई के बराबर।

स्रोत – Science Daily

यह पतला डिज़ाइन इसे सीधे मस्तिष्क और खोपड़ी के बीच रखने में सक्षम बनाता है। इस छोटे डिवाइस के भीतर कई उन्नत तकनीकें निहित हैं जो तीव्र कंप्यूटिंग शक्ति प्रदान करती हैं। यह कंप्यूटिंग शक्ति मस्तिष्क तरंगों को पकड़ने और उन्हें उन्नत AI सिस्टम को भेजने के लिए आवश्यक है जो इस प्रक्रिया को संचालित करता है।

AI मॉडल

इंजीनियरों ने दशकों के न्यूरोलॉजिकल और मस्तिष्क तरंग विज्ञान पर आधारित होकर एक प्रभावी AI मॉडल बनाया जो मस्तिष्क तरंगों को पंजीकृत, भेज और प्राप्त कर सकता है। AI सिस्टम विशिष्ट कार्यों को डिकोड कर सकता है, जिसमें गति, इरादा और धारणा शामिल हैं। यह कार्य विशेष रूप से निर्मित सॉफ़्टवेयर और सेंसरों के उपयोग से किया जाता है जो AI सिस्टम के साथ इंटरैक्ट करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

इलेक्ट्रोड

सच्ची मस्तिष्क कनेक्टिविटी को सक्षम करने के लिए, BISC एक माइक्रो‑इलेक्ट्रोकोर्टिकोग्राफी (µECoG) डिवाइस के रूप में कार्य करता है। यह सिस्टम 65,536 इलेक्ट्रोड, 1,024 रिकॉर्डिंग चैनल और 16,384 स्टिमुलेशन चैनल का उपयोग करके वास्तविक समय में मस्तिष्क तरंगों की उच्च‑बैंडविड्थ रिकॉर्डिंग बनाता है।

इन रिकॉर्डिंग को फिर उन्नत AI सिस्टम को भेजा जाता है। ये सिस्टम मशीन लर्निंग और डीप लर्निंग एल्गोरिदम दोनों को मिलाते हैं, जिससे वे जटिल संकेतों की व्याख्या कर सकते हैं। उल्लेखनीय रूप से, यह कार्य पिछले कंप्यूटेशनल और सिस्टम न्यूरोसाइंस कार्यों पर आधारित है, जिसमें योगदानकर्ता डॉ. टोलियास और बिज़ान पेसरन शामिल हैं।

वायरलेस लिंक

रोगी द्वारा पहना गया एक रिले स्टेशन इम्प्लांटेड डिवाइस के साथ उच्च‑थ्रूपुट संचार को सक्षम करता है। चूंकि इम्प्लांटेड डिवाइस सीधे मस्तिष्क से संचार करता है, यह फिर संकेत को रिले स्टेशन को प्रसारित करता है। एक पहनने योग्य रिले स्टेशन कस्टम अल्ट्रा‑वाइडबैंड (UWB) रेडियो लिंक के माध्यम से इम्प्लांट से संचार करता है जो लगभग 100 Mbps तक पहुंचता है और फिर स्वयं को बाहरी रूप से एक मानक 802.11 वाई‑फ़ाई डिवाइस के रूप में प्रस्तुत करता है।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस कैसे बनाया गया

BISC इम्प्लांट को आसानी से उपलब्ध मशीनों और टूलिंग का उपयोग करके निर्मित किया गया, जिससे बड़े‑पैमाने पर उत्पादन संभव हो सके। विशेष रूप से, डिवाइस TSMC की 0.13‑μm बाइपोलर‑CMOS‑DMOS (BCD) तकनीक का उपयोग करता है। इस दृष्टिकोण ने कई अर्धचालक तकनीकों को एक चिप में संयोजित करके मिश्रित‑सिग्नल इंटीग्रेटेड सर्किट (IC) बनाने की अनुमति दी, जिससे आकार और फॉर्म फ़ैक्टर कम हुआ।

यह रणनीति लाभदायक है क्योंकि यह सिस्टम को CMOS से सीधे लॉजिक और हाई‑वोल्टेज एनालॉग फ़ंक्शन को स्वीकार करने में सक्षम बनाती है। अतिरिक्त रूप से, यह डिवाइस को DMOS ट्रांज़िस्टर का उपयोग करके उच्च दक्षता स्तर पर कार्य करने की अनुमति देती है।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस परीक्षण

टीम ने एक डेमो डिवाइस बनाया और अपने सिद्धांत को परीक्षण करने के लिए कई परीक्षण किए। परीक्षण चरण के शल्य चिकित्सा पहलुओं को पूरा करने के लिए, टीम ने Youngerman के साथ NewYork‑Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center में साझेदारी की। साथ मिलकर, उन्होंने एक सुरक्षित और न्यूनतम आक्रामक प्रत्यारोपण रणनीति विकसित की जिससे वे डिवाइस को वास्तविक शल्य सेटिंग में परीक्षण कर सके।

प्रक्रिया में एक छोटा चीरा बनाकर डिवाइस को मस्तिष्क और खोपड़ी की छत के बीच स्लाइड किया गया। इसकी लचीली और पेपर‑थिन डिज़ाइन ने प्रक्रिया को पारंपरिक तरीकों की तुलना में बहुत आसान बना दिया। अतिरिक्त रूप से, क्योंकि कोई मस्तिष्क‑प्रवेशी घटक या तार नहीं थे, प्रक्रिया बहुत सुरक्षित थी।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस परीक्षण परिणाम

परीक्षणों ने सिस्टम की वास्तविक क्षमताओं को दिखाया क्योंकि यह सीधे मस्तिष्क से उच्च‑गति रिकॉर्डिंग पकड़ने में सक्षम था। इसने स्थिर प्रदर्शन दिखाया और तुरंत नकारात्मक टिश्यू प्रतिक्रिया नहीं देखी, जिसका अर्थ है कि यह दीर्घकालिक इम्प्लांट की आवश्यकता वाले चिकित्सा परिदृश्यों में उपयोग के लिए आदर्श होगा।

BISC ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस के लाभ

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वास्तविक‑विश्व BCI अनुप्रयोग और टाइमलाइन

ब्रेन इंटरफ़ेस कंप्यूटर के कई अनुप्रयोग हैं। यह डिवाइस मिर्गी, पक्षाघात, दौरे, मोटर कौशल की हानि, भाषण हानि और अंधेपन जैसी गंभीर न्यूरोलॉजिकल रोगों से पीड़ित लाखों लोगों के जीवन को सुधारने में मदद करेगा।

यह तकनीक उन लोगों की भी मदद करेगी जिन्हें अंग खोने के कारण प्रोस्थेटिक की आवश्यकता है। सिस्टम सहज संचार की अनुमति देगा और यहां तक कि पहनने वाले को वास्तविक‑समय प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे उपचार अधिक संतोषजनक बन जाएगा।

टाइमलाइन

यह उत्पाद अगले 5 वर्षों के भीतर चिकित्सा क्षेत्र में प्रवेश कर सकता है। अपने पूर्ववर्तियों के विपरीत, समूह ने पहले ही मानव रोगियों में अल्पकालिक इंट्राओपरेटिव अध्ययन के साथ अपने क्लिनिकल ट्रायल को तेज़ कर दिया है। इसलिए आप इस तकनीक से संबंधित अधिक प्रगति की उम्मीद कर सकते हैं।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस शोधकर्ता

BISC अध्ययन कई प्रतिष्ठित संस्थानों के विभिन्न पहलुओं को जोड़ता है। विशेष रूप से, यह कोलंबिया की माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स विशेषज्ञता, पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय, और स्टैनफोर्ड के न्यूरोसाइंस कार्यक्रमों का लाभ उठाता है। अतिरिक्त रूप से, यह NewYork‑Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center की शल्य क्षमताओं का उपयोग करता है। टीम ने नेशनल इंस्टीट्यूट्स ऑफ हेल्थ ग्रांट और डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) के न्यूरल इंजीनियरिंग सिस्टम डिज़ाइन कार्यक्रम से फंडिंग सुरक्षित की। इस फंडिंग ने टीम को अपने शोध को तेज़ करने और परिणामों को मान्य करने में सक्षम बनाया।

अल्ट्रा‑थिन ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस का भविष्य

इस तकनीक का भविष्य उज्ज्वल दिखता है। इंजीनियरों ने पहले ही AI मॉडल की प्रभावशीलता को आगे बढ़ाने और पूर्ण मानव परीक्षण करने में रुचि व्यक्त की है। अतिरिक्त रूप से, टीम परियोजना को फंड करने और डिवाइस के उत्पादन के लिए औद्योगिक अनुबंध सुरक्षित करने के लिए साझेदारी की तलाश करेगी।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस | निष्कर्ष

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस अध्ययन एक विज्ञान‑काल्पनिक भविष्य का द्वार खोलता है जहाँ कंप्यूटर केवल विचार द्वारा नियंत्रित होते हैं। ये डिवाइस पहले चिकित्सा उपचारों के माध्यम से सार्वजनिक रूप से आएँगे। हालांकि, बहुत अधिक समय नहीं लगेगा जब आप बिना होंठ हिलाए अपने स्मार्टफ़ोन के साथ गहरी बातचीत करेंगे।

आप इस BCI डिवाइस के बारे में क्या सोचते हैं? क्या आप कभी इसे पहनेंगे? इस लेख को लाइक, कमेंट और शेयर करें, और यहाँ क्लिक करके अन्य कूल कंप्यूटर तकनीकों के बारे में जानें।

ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस विकास में निवेश

BCI सेक्टर में कई कंपनियां शामिल हैं, जो एक ऐसे भविष्य की कल्पना करती हैं जहाँ मन ही भारी कार्यों को संभालता है। जबकि शुद्ध‑प्ले BCI स्टार्टअप अक्सर निजी रहते हैं, निवेशक उन स्थापित मेडिकल टेक्नोलॉजी फर्मों को देख सकते हैं जो इन डिवाइसों को इम्प्लांट करने के लिए आवश्यक जटिल न्यूरोसर्जरी प्रदान करती हैं। यहाँ एक फर्म है जो अगले पीढ़ी के ब्रेन इंटरफ़ेस के लिए जटिल न्यूरोसर्जरी को सुविधाजनक बनाती है।

Integra Lifesciences

Integra Lifesciences ने 1989 में बाजार में प्रवेश किया। इसके संस्थापक, Richard Caruso, ने न्यूरोलॉजिकल उपचारों तक अधिक पहुंच प्रदान करने की इच्छा रखी। इस दृष्टिकोण को सहायक उपचारों और अनुकूल निवेशक प्रतिक्रियाओं के संयोजन के कारण मजबूत समर्थन मिला। उल्लेखनीय रूप से, Integra Lifesciences 1995 में सार्वजनिक हुआ।

2007 में, कंपनी ने अपने OmniSight EXcel सिस्टम के लिए एक उन्नत NeuroSight Arc ब्रेन‑मैपिंग सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल जारी किया, जिसका उपयोग पार्किंसन्स रोग और अन्य मूवमेंट डिसऑर्डर के लिए प्रक्रियाओं की योजना बनाने में किया जाता है। इसके बाद, फर्म ने अपने न्यूरोसर्जिकल उत्पाद पोर्टफ़ोलियो का विस्तार जारी रखा। 2017 में, फर्म ने Johnson & Johnson (JNJ ) से Codman Neurosurgery को $1.045B में अधिग्रहित किया।

इस कदम ने कंपनी की पहुंच का विस्तार किया और अधिक उन्नत उत्पाद प्रदान करने में सक्षम बनाया। MedTech क्षेत्र में प्रवेश करने की इच्छा रखने वाले लोगों को Integra Lifesciences के बारे में अधिक शोध करना चाहिए।

नवीनतम Integra Lifesciences (IART) स्टॉक समाचार और प्रदर्शन

संदर्भ

^{1. Jung, T., Zeng, N., Fabbri, J.D. et al. एक वायरलेस सबड्यूरल‑कंटेनड ब्रेन‑कंप्यूटर इंटरफ़ेस 65,536 इलेक्ट्रोड और 1,024 चैनलों के साथ. Nat Electron (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01509-9</sup}