whiteMocca / Shutterstock, CC BY-SA
סייבורגים אינם עוד מדע בדיוני. תחום ממשקי מכונת המוח (BMI) - המשתמשים באלקטרודות, המושתלות לעיתים קרובות במוח, כדי לתרגם מידע נוירוני לפקודות המסוגלות לשלוט במערכות חיצוניות כגון מחשב או זרוע רובוטית - קיימים למעשה זמן מה. החברה של היזם אילון מאסק, Neuralink, מכוונת לכך לבדוק את מערכות ה- BMI שלהם על חולה אנושי עד סוף 2020.
בטווח הארוך, מכשירי BMI עשויים לסייע במעקב וטיפול בסימפטומים של הפרעות נוירולוגיות ובשליטה בגפיים מלאכותיות. אך הם יכולים גם לספק שרטוט לעיצוב בינה מלאכותית ואף לאפשר תקשורת ישירה בין מוח למוח. עם זאת, לעת עתה, האתגר העיקרי הוא לפתח BMI המונעים פגיעה ברקמת המוח ובתאים במהלך ההשתלה והניתוח.
BMI קיימים למעלה מעשור ומסייעים לאנשים שאיבדו את היכולת לשלוט בגפיים שלהם, לדוגמה. עם זאת, שתלים קונבנציונליים - עשויים לעתים קרובות מסיליקון - הם בסדרי גודל נוקשים יותר מרקמת המוח האמיתית, מה שמוביל ל הקלטות ונזקים לא יציבים לרקמת המוח שמסביב.
הם יכולים גם להוביל ל- תגובה חיסונית שבו המוח דוחה את השתל. הסיבה לכך היא שהמוח האנושי שלנו הוא כמו מבצר שמור, והמערכת הנוירו-אימונית - כמו חיילים במבצר הסגור הזה - תגן על נוירונים (תאי מוח) מפני פולשים, כמו פתוגנים או BMI.
מכשירים גמישים
כדי למנוע נזק ותגובות חיסוניות, החוקרים מתמקדים יותר ויותר בפיתוח מה שמכונה "BMI גמיש". אלה הם הרבה יותר רכים מאשר השתלת סיליקון ודומים לרקמת המוח בפועל.
רקיק של עשרות אלפי אלקטרודות גמישות, כל אחת קטנה בהרבה משיער. סטיב יורבטסון / פליקר, CC BY-SA
לדוגמה, Neuralink עשתה את המעוצבת הראשונה שלה "חוטים" וגמישים - גששים זעירים דמויי חוטים, הגמישים בהרבה מהשתלים הקודמים - לקישור מוח אנושי ישירות למחשב. אלה נועדו למזער את הסיכוי שהתגובה החיסונית של המוח תדחה את האלקטרודות לאחר הכנסה במהלך ניתוח מוחי.
בינתיים, חוקרים מ קבוצת ליבר באוניברסיטת הרווארד תכננה לאחרונה בדיקת רשת מיני שנראית כל כך דומה לתאי עצב אמיתיים שהמוח לא יכול לזהות את המתחזים. אלה אלקטרוניקה בהשראת ביו מורכבות מאלקטרודות פלטינה וחוטי זהב דקיקים עטופים בפולימר בגודל ובגמישות הדומים לגופי תאי עצב וסיבי עצב עצביים.
מחקר על מכרסמים הראה שכאלה בדיקות דמויות נוירונים אל תעורר תגובה חיסונית כשמכניסים אותה למוח. הם מסוגלים לפקח על תפקודם ונדידתם של נוירונים.
עוברים לתאים
רוב ה- BMI המשמשים כיום קולטים אותות מוח חשמליים שדלפו מחוץ לתאי העצב. אם אנו חושבים על האות העצבי כמו צליל שנוצר בתוך חדר, דרך ההקלטה הנוכחית היא אפוא האזנה לצליל מחוץ לחדר. למרבה הצער, עוצמת האות מופחתת מאוד על ידי אפקט הסינון של הקיר - ממברנות הנוירונים.
כדי להשיג קריאות פונקציונליות מדויקות ביותר על מנת ליצור שליטה רבה יותר בגפיים מלאכותיות למשל, התקני הקלטה אלקטרוניים צריכים לקבל גישה ישירה לחלק הפנימי של נוירונים. השיטה המקובלת הנפוצה ביותר להקלטה תאית זו היא "אלקטרודת מהדק התיקון": צינור זכוכית חלול מלא בתמיסת אלקטרוליטים ואלקטרודת הקלטה המובאת במגע עם קרום התא המבודד. אך קצה רחב במיקרומטר גורם לנזק בלתי הפיך לתאים. מה גם שהוא יכול להקליט רק כמה תאים בכל פעם.
כדי לטפל בבעיות אלה, לאחרונה פיתחנו א מערך טרנזיסטור תלת ממדי של ננו-חוט תלת-ממדי והשתמש בו לקריאת פעילויות חשמליות תאיות ממספר נוירונים. חשוב לציין, הצלחנו לעשות זאת ללא כל נזק סלולרי שניתן לזהות. חוטי הננו שלנו הם דקים וגמישים במיוחד, ונכופפים בקלות לצורת סיכת השיער - הטרנזיסטורים הם רק כ 15x15x50 ננומטר. אם נוירון היה בגודל של חדר, הטרנזיסטורים האלה היו בערך בגודל של נעילת דלת.
מצופות בחומר המדמה את התחושה של קרום התא, הגששים הננו-חוטים הקטנים והגמישים האלה יכולים לחצות את קרומי התאים במאמץ מינימלי. והם יכולים להקליט פטפוטים תוך תאיים באותה רמת דיוק כמו המתחרה הגדולה ביותר שלהם: אלקטרודות מהדק תיקון.
ברור שהתקדמות זו מהווה צעדים חשובים לקראת BMI מדויק ובטוח שיהיה צורך אם נשיג אי פעם משימות מורכבות כמו תקשורת בין מוח למוח.
זה אולי נשמע קצת מפחיד, אך בסופו של דבר, אם אנשי המקצוע הרפואיים שלנו ימשיכו להבין טוב יותר את גופנו ולעזור לנו לטפל במחלות ולחיות זמן רב יותר, חשוב שנמשיך לדחוף את גבולות המדע המודרני בכדי לתת להם את הטוב ביותר האפשרי. כלים לבצע את עבודתם. כדי שזה יהיה אפשרי, בלתי נמנע צומת פולשני מינימלי בין בני אדם למכונות.
על המחבר
יונלונג ג'או, מרצה לאחסון אנרגיה וביו-אלקטרוניקה, אוניברסיטת סורי
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים על שיפור ביצועים מרשימת הנמכרים ביותר של אמזון
"שיא: סודות מהמדע החדש של המומחיות"
מאת אנדרס אריקסון ורוברט פול
בספר זה, המחברים מסתמכים על מחקרם בתחום המומחיות כדי לספק תובנות כיצד כל אחד יכול לשפר את הביצועים שלו בכל תחום בחיים. הספר מציע אסטרטגיות מעשיות לפיתוח מיומנויות והשגת שליטה, תוך התמקדות בתרגול מכוון ובמשוב.
"הרגלים אטומיים: דרך קלה ומוכחת לבנות הרגלים טובים ולשבור הרגלים רעים"
מאת ג'יימס קליר
ספר זה מציע אסטרטגיות מעשיות לבניית הרגלים טובים ושבירת הרגלים רעים, תוך התמקדות בשינויים קטנים שיכולים להוביל לתוצאות גדולות. הספר מסתמך על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק עצות שימושיות לכל מי שמחפש לשפר את הרגליו ולהשיג הצלחה.
"מיינדסט: הפסיכולוגיה החדשה של הצלחה"
מאת קרול ס. דואק
בספר זה, קרול דווק חוקרת את מושג הלך הרוח וכיצד הוא יכול להשפיע על הביצועים וההצלחה שלנו בחיים. הספר מציע תובנות לגבי ההבדל בין הלך רוח קבוע לצורת חשיבה צמיחה, ומספק אסטרטגיות מעשיות לפיתוח חשיבה צמיחה והשגת הצלחה רבה יותר.
"כוחו של ההרגל: למה אנחנו עושים מה שאנחנו עושים בחיים ובעסקים"
מאת צ'רלס דוהיג
בספר זה, צ'ארלס דוהיג חוקר את המדע מאחורי היווצרות הרגל וכיצד ניתן להשתמש בו כדי לשפר את הביצועים שלנו בכל תחומי החיים. הספר מציע אסטרטגיות מעשיות לפיתוח הרגלים טובים, שבירת הרגלים רעים ויצירת שינוי מתמשך.
"חכם יותר מהר יותר טוב יותר: הסודות של להיות פרודוקטיבי בחיים ובעסקים"
מאת צ'רלס דוהיג
בספר זה, צ'ארלס דוהיג חוקר את מדע הפרודוקטיביות וכיצד ניתן להשתמש בו כדי לשפר את הביצועים שלנו בכל תחומי החיים. הספר מסתמך על דוגמאות ומחקרים מהעולם האמיתי כדי לספק עצות מעשיות להשגת פרודוקטיביות והצלחה רבה יותר.
