Чтение мыслей с помощью ультразвука: менее инвазивный метод декодирования намерений мозга

Что происходит в вашем мозгу, когда вы просматриваете эту страницу? Другими словами, какие области вашего мозга активны, какие нейроны с какими другими разговаривают и какие сигналы они посылают вашим мышцам?

Сопоставление нейронной активности с соответствующим поведением является основной целью нейробиологов, разрабатывающих интерфейсы мозг-машина (ИМТ): устройства, которые считывают и интерпретируют активность мозга и передают инструкции компьютеру или машине. Хотя это может показаться научной фантастикой , существующие ИМТ могут, например, связать парализованного человека с роботизированной рукой; устройство интерпретирует нейронную активность и намерения человека и соответственно перемещает роботизированную руку.

Основным ограничением для развития ИМТ является то, что устройства требуют инвазивной операции на головном мозге для считывания нервной активности . Но теперь сотрудники Калифорнийского технологического института разработали новый тип минимально инвазивного ИМТ для считывания активности мозга, соответствующей планированию движения. Используя технологию функционального ультразвука (fUS), он может точно отображать активность мозга в точных областях в глубине мозга с разрешением 100 микрометров (размер отдельного нейрона составляет приблизительно 10 микрометров).

Новая технология fUS — важный шаг в создании менее инвазивных, но все же высокопроизводительных ИМТ.

«Инвазивные формы интерфейсов мозг-машина уже могут вернуть движение тем, кто потерял его из-за неврологической травмы или болезни», — говорит Самнер Норман, научный сотрудник лаборатории Андерсена и соавтор нового исследования. «К сожалению, лишь немногие избранные с наиболее тяжелым параличом имеют право и хотят имплантировать электроды в свой мозг. Функциональный ультразвук — это невероятно захватывающий новый метод регистрации детальной активности мозга без повреждения тканей мозга. Мы раздвинули границы ультразвуковой нейровизуализации и были в восторге от того, что он может предсказывать движения. Что наиболее захватывающе, так это то, что fUS — это молодая технология с огромным потенциалом — это всего лишь наш первый шаг в обеспечении высокой эффективности и менее инвазивного ИМТ большему числу людей ».

Новое исследование является результатом сотрудничества лабораторий Ричарда Андерсена, профессора кафедры нейробиологии и лидерства Джеймса Дж. Босуэлла и директора Центра взаимодействия мозга и машины Тяньцяо и Крисси Чен в Институте нейробиологии им. и Михаила Шапиро, профессора химического машиностроения и исследователя Института медицинских исследований «Наследие». Шапиро является аффилированным преподавателем Института Чэнь.