Az agyi implantátumok, bármilyen ijesztőnek is tűnnek, értékes segítséget nyújtanak azoknak, akik valamilyen betegséggel kell, hogy éljék az életüket. A mozgásképtelen emberek például részben visszakaphatják a mozgásuk szabadságát az eszköznek köszönhetően, amely az idegsejtek elektromos aktivitását közvetíti a számítógépnek, ez pedig olyan utasítássá fordítja le az adatokat, amelyet a robotikus kiegészítők irányítására lehet használni.

A laboratóriumokban zajló kísérletek során az önként jelentkező páciensek agyába akár egyszerre több implantátumot is beültetnek, mivel minél több elektróda érintkezik a különböző agyi területekkel, annál több információt lehet kinyerni az idegsejtek működéséről. A jelenleg talán leggyakrabban használt Utah array nevű eszköz azonban csak néhány tíz-száz elektródát tartalmaz, ami azt jelenti, hogy csak néhány száz neuron jeleit képes fogni, ez pedig elenyésző mennyiség az agy megközelítőleg 86 milliárd idegsejtjéhez képest. A Utah array tömbje ezenkívül viszonylag vaskos is, így a körülötte lévő szövetek időnként hegeket növesztenek, ami jelentősen lecsökkenti az eszköz élettartamát, amelyet egyébként néhány évben határoznak meg.

Éppen ezért a kutatók új típusú implantátumok fejlesztésén dolgoznak, amelyek lehetőséget adnak a biztonságosabb használatra, a könnyebb beültetésre és a nagyobb teljesítményre. A Neuralink eszköze például vezetékek nélkül közvetíti a külvilág felé az információkat, vagyis nem szükséges a fej tetején viselhető kiegészítőt hordani a használatához, emellett hajszálvékony, hajlékony elektródákból áll kemény tűk helyett. A Link azonban még így sem tudja megoldani az egyik legnagyobb problémát, amely a hatékonyság útjába áll: mivel az elektródák egy eszközhöz vannak kötve, ezért csak behatárolt területről tudják a jeleket gyűjteni.

A Brown Egyetem újítása ezt az akadályt győzi le sok száz vagy ezer, sószemcse méretű mikrochip összekapcsolásával. A neuronszemcse (neurograin) elnevezésű érzékelők teljes mértékben vezeték nélkül működnek, vagyis nem csak a külvilág felé küldik az adatokat drótok nélkül, hanem egymással sem állnak fizikai összeköttetésben. Az idegsejtek aktivitását ('tüzelését') mindegyik mikroeszköz külön-külön méri, majd az adatokat egy központi egységbe küldik, amely a jelfeldolgozást végzi.

A chipek elhelyezését így nem kell egy agyi régióra korlátozni, hanem akár a teljes agykéreg felületén szét lehet osztani őket,

ami lehetővé teszi, hogy egyszerre közvetítsenek a motoros, a szomatoszenzoros és más területeken jelentkező aktivitásról.

A központi egység a fej tetején helyezkedik el, de a jelenléte kevéssé zavaró és alig látható, mivel csak egy vékony tapaszból áll. A Brown Egyetem leírása szerint úgy működik, mint egy miniatűr adótorony, vagyis hálózati protokollal koordinálja a chipekből származó jeleket. A neuronszemcsék áramellátását is ez az egység biztosítja, a szemcsék pedig nem csak az idegsejtek jeleinek közvetítésére képesek, hanem elektromos impulzust is tudnak küldeni az agyba, így ösztönözve a neuronok működését. Ez a funkciót a betegségek, bénulások terápiájában lehet alkalmazni, mivel a stimulációval helyreállíthatóvá válnak a sérült területek a kutatók reményei szerint.

A mikroimplantátumokat a Brown szakemberei már ki is próbálták, igaz, egyelőre csak egy altatásban lévő patkányon, amelynek az agykérgébe 48 chipet ültettek. A kísérlet szerint az eszköz működőképes, bár a közvetített jelek minősége elmarad a más típusú implantátumokból érkező jelekétől. A következő lépés így az eszköz fejlesztése lesz, valamint a neuronszemcsék tesztelése éber és mozgó állatokon, majd a szemcsék mennyiségének növelése, akár 770 darabra, végül következhetnek a humán kísérletek és a jelentősen több chipből álló hálózat kialakítása.

A végső cél a többezer chipet tartalmazó rendszer megépítése, amely többszázezer idegsejt jeleit tudná fogni.

A kutatás vezetője, Arto Nurmikko elmondta: "A kísérlet nagy kihívást jelentett, mivel a rendszer egyidejűleg igényli a folyamatos vezeték nélküli közvetítést és a hálózati kapcsolatot másodpercenkénti megabites sebességgel, mindezt pedig rendkívül szűk szilícium területen és korlátozott áramellátás mellett kellett teljesíteni [...] Reményeink szerint végül sikerül kifejleszteni egy rendszert, ami új tudományos bepillantást enged az agyba és új terápiákat biztosít, amelyek segítenek a súlyos sérüléssel élő embereknek."

(Wired Fotó: Brown University/Jihun Lee, Pixabay)

További cikkek a témában:

Bemutatták a Neuralink működő prototípusát, amivel az agyunkat köthetjük majd rá a számítógépekre A Neuralinkkel a jövőben kezelhetővé válhatnak a neurológiai betegségek, új lehetőségeket nyithat a mozgáskorlátozottak számára, hosszú távon pedig akár azt is lehetővé teheti, hogy az emberek a gondolataikkal kommunikáljanak egymással. A mai bemutató viszont még csak az első lépés volt egy nagyon hosszú úton.
A gondolatok általi kommunikáció rekordot döntött két új kísérletben is Nem telepátiáról van szó, a hagyományos kifejezésmódokat nélkülöző információátadás egyelőre agyba épített chipeken keresztül történik, amely a komplex gondolatokat még gyorsabban ismeri fel, mint az egyszerűeket.
A gondolataikkal kezelhetik a számítógépet a mozgásképtelen emberek egy új agyi implantátum segítségével A Stentrode-ot eddig két embernél ültették be, akik olyan összetett feladatokat is képesek voltak végrehajtani a segítségével, mint az internetes vásárlás vagy a banki ügyeik online intézése.