La Matrice arrive ! En enterrant des électrodes de 10 000 microns pour écouter le cerveau, la machine cérébrale de Musk sera implantée dans le corps humain

Il y a un réseau complexe dans votre tête - un réseau complexe de 86 milliards de commutateurs

Il pèse 2 livres et demi et ne consomme que 20 W d'énergie, ce qui équivaut à la consommation d'énergie ! d'une ampoule.

Cependant, il a créé des miracles infinis en bioélectronique !

Le cerveau est un organe électronique ?

#🎜🎜 Le noyau de la recherche sur le #cerveau est l'application de la technologie des capteurs.

Que nous soyons familiers avec les électrodes du cuir chevelu, l'IRM ou les nouvelles méthodes d'implantation de puces, nous essayons tous d'explorer cet organe mystérieux.

Récemment, Imec, un institut belge de recherche nanonumérique, a été le pionnier du détecteur Neuropixels, qui est une nouvelle sonde permettant d'observer le cerveau vivant au niveau des neurones.

Le détecteur Neuropixels de première génération à lui seul a été livré à environ 650 laboratoires à travers le monde. Parallèlement, Imec a également créé l'observatoire partagé du cerveau OpenScope pour fournir des données open source aux chercheurs sur le cerveau du monde entier.

Il s'agit d'un centre de recherche en neurosciences partagé à l'échelle mondiale, équivalent à l'accélérateur de particules du CERN pour la recherche partagée en physique des hautes énergies.

Neuropixel, une nouvelle technologie pour observer l'activité cérébrale. Sa fonction est similaire à celle de l’imagerie, cependant, elle enregistre les champs électriques au lieu des champs lumineux.

La collaboration a débuté en 2010 entre l'ingénieur Barun Dutta et le neuroscientifique Timothy D. Harris).

Dutta travaille chez Imec, où il utilise des équipements de fabrication de semi-conducteurs de pointe ; Harris travaille au HHMI (Howard Hughes Medical Institute), où il est neuroscientifique principal.

Dutta apporte ses connaissances en semi-conducteurs au domaine des neurosciences

"Nous avons besoin d'être à l'intérieur d'un animal en mouvement libre, en enregistrant les pointes de chaque neurone dans son circuit neuronal local", a déclaré Harris.

Dirigée par Dutta et Harris, une équipe de recherche multidisciplinaire a été formée, comprenant des ingénieurs, des neuroscientifiques, des concepteurs de logiciels, etc.

Les scientifiques explorent comment utiliser la microélectronique avancée pour inventer un nouveau capteur capable de surveiller simultanément les conversations électriques entre des milliers de neurones dans n'importe quelle petite partie du tissu cérébral.

Le système inventé par les scientifiques s'appelle Neuropixels. « Considérez-nous comme l'Intel des neurosciences », a déclaré Dutta. « Nous fournissons les puces, puis les laboratoires du monde entier les utilisent pour écrire du code et. faire des choses.

Il n'est pas facile de construire une sonde numérique suffisamment longue pour atteindre n'importe quelle partie de l'organe cérébral, mais suffisamment petite pour ne pas endommager les tissus délicats lors de son entrée.

En fait, le cerveau est aussi élastique qu'un yaourt.

Par conséquent, les scientifiques doivent maintenir l'insertion droite mais également lui permettre de se plier à l'intérieur du cerveau qui tremble afin qu'elle n'endommage pas les cellules cérébrales voisines pendant une longue période.

Alors que le cerveau guide le corps à travers des comportements complexes, les détecteurs doivent être suffisamment durables pour rester en place et enregistrer de manière fiable pendant des semaines, voire des mois.

Les neuropixels poussent les neurosciences à un niveau supérieur, fournissent de meilleurs traitements pour les maladies cérébrales telles que l'épilepsie et la maladie de Parkinson, et ouvrent la voie aux futures interfaces cerveau-ordinateur.

Dans les années 1950, des chercheurs utilisaient un capteur électronique primitif pour identifier la désactivation neuronale chez les patients atteints de la maladie de Parkinson.

Après 70 ans de développement, avec la révolution microélectronique, tous les composants de la sonde cérébrale ont été miniaturisés et la technologie de détection électronique cérébrale a fait de grands progrès.

En 2021, le système passera à la version 2.0. Par rapport à la version initiale d'il y a 4 ans, le nombre de capteurs a été augmenté d'un ordre de grandeur.

Maintenant, la version 3.0 en est aux premiers stades de développement.

Les scientifiques pensent que les neuropixels vont croître de façon exponentielle conformément à la loi de Moore.

Et ce n'est que le début.

Neuropice2.0 !

Les experts en biologie qui étudient le cerveau suggèrent aux expérimentateurs d'utiliser de l'or ou du platine comme électrodes, puis d'utiliser des polymères organométalliques. la poignée.

Cependant, ces matériaux ne sont pas compatibles avec les procédés avancés de fabrication CMOS. Par conséquent, les expérimentateurs ont mené des recherches et réalisé de nombreuses conceptions techniques. Finalement, Silke

Musa a inventé le nitrure de titane, une céramique électrique extrêmement résistante et compatible avec le CMOS et les cerveaux d'animaux.

En même temps, le matériau est également poreux, ce qui lui confère une faible impédance. Une faible impédance est très utile pour obtenir du courant et effacer le signal sans chauffer les cellules voisines, créant ainsi un bruit qui corrompt les données.

Grâce à de nombreuses recherches en science des matériaux et à certaines technologies associées dans les systèmes microélectromécaniques (MEMS), les chercheurs sont désormais capables de contrôler les contraintes internes générées lors du dépôt et de la gravure de tiges de silicium et d'électrodes en nitrure de titane.

De cette façon, même si les tiges de silicium n'ont qu'une épaisseur de 23 microns (microns), elles peuvent toujours maintenir une ligne presque parfaitement droite.

Chaque sonde se compose de quatre poignées parallèles, chacune étant équipée de 1 280 électrodes. Dans un rayon d’un centimètre, la sonde est suffisamment longue pour atteindre n’importe où dans le cerveau de la souris.

Des études sur des souris publiées en 2021 montrent que l'appareil Neuropice2.0 peut collecter des données des mêmes neurones pendant six mois consécutifs pendant que les rongeurs mènent une vie normale.

La différence d'élasticité entre la poignée compatible CMOS et le tissu cérébral est énorme, ce qui soulève un problème : lorsque la sonde se déplace inévitablement dans le cerveau lorsque le cerveau bouge, comment suivre un seul neurone.

Nous savons tous que les neurones mesurent entre 20 et 100 microns et que le diamètre de chaque électrode est de 15 microns, ce qui est suffisamment petit pour enregistrer l'activité isolée d'un seul neurone.

Cependant, après six mois d'activité de poussée, l'ensemble du détecteur pourrait avoir bougé de 500 microns dans le cerveau. Pendant ce temps, un pixel donné peut voir plusieurs neurones aller et venir.

(Actuellement l'appareil d'enregistrement neuronal le plus courant)

De plus, les 1 280 électrodes sur chaque poignée sont adressables individuellement, et quatre poignées parallèles peuvent fournir aux chercheurs des lectures 2D efficaces, très similaires aux images prises par un CMOS. caméra.

Cette similitude a fait comprendre aux chercheurs que le problème du déplacement des neurones par rapport aux pixels est très similaire à celui du système IS. Comme si l’on secouait une caméra pendant un tournage, les neurones d’une zone du cerveau sont corrélés à leurs propriétés électriques.

Les chercheurs peuvent utiliser les méthodes existantes pour résoudre le problème de bougé de l'appareil photo afin de résoudre le problème de détection des tremblements de tête. Grâce à l'application d'un logiciel de stabilisation, les chercheurs peuvent utiliser des fonctions de correction automatique lorsque les circuits neuronaux bougent à volonté.

La version 2.0 réduit le circuit imprimé situé à l'extérieur du crâne, qui contrôle la sonde implantée et délivre les données numériques, à la taille d'un pouce.

De cette façon, un circuit imprimé et une base peuvent contenir deux sondes, et chaque sonde étend quatre petites poignées, avec un total de 10 240 électrodes enregistrables.

Les chercheurs ont écrit un programme de contrôle pour atteindre un taux d'échantillonnage élevé et capturer une grande quantité de données. C'est 500 fois ce que les puces d'imagerie CMOS peuvent habituellement enregistrer. Mais actuellement, l’appareil ne peut pas capturer l’activité de chaque neurone qu’il touche.

Les progrès continus de la technologie informatique atténueront davantage les limitations de bande passante existantes au cours des prochaines générations.

En seulement quatre ans, les chercheurs ont presque doublé la densité des pixels, doublé le nombre de pixels pouvant être enregistrés simultanément et augmenté le nombre total de pixels de plus de dix fois, tandis que le nombre d'appareils électroniques externes La taille a non pas augmenté mais diminué, réduit de moitié.

La version 3.0 de nouvelle génération est également en cours de développement et sortira vers 2025, en maintenant un rythme de sortie tous les quatre ans. Dans la version 3.0, les chercheurs s'attendent à ce que le nombre de pixels augmente à nouveau, permettant la surveillance d'environ 50 000 à 100 000 neurones.

Parallèlement, l'équipe a également l'intention de continuer à ajouter des détecteurs, de tripler ou quadrupler la bande passante de sortie et de réduire la bande passante de base d'un facteur deux.

(Le premier appareil Neuropion. Il y a 966 électrodes sur la poignée.)

Frankenstein a ouvert la tête, la première machine cérébrale humaine

Afin de faire progresser la recherche scientifique, de nombreux Frankenstein ont utilisé leur propre corps pour make J'ai commencé une expérience. En 2014, Phil

Kennedy, un neuroscientifique américain âgé de près de 70 ans, a scié son propre crâne et implanté des électrodes dans son cerveau.

À cette époque, parce qu'il ne trouvait pas de sujets expérimentaux et que les fonds de recherche étaient sur le point de se tarir, Kennedy décida d'opérer son propre cerveau. L'opération cérébrale a duré 11 heures et demie et ne s'est pas vraiment déroulée sans heurts.

Kennedy a perdu la capacité de parler à son réveil. Il a fait cela pour créer un décodeur vocal qui permettrait aux patients qui ne peuvent pas parler de « parler » à nouveau via une interface cerveau-ordinateur.

Auparavant, Phil Kennedy mène des recherches dans ce domaine depuis près de 30 ans. Il est un neuroscientifique bien connu et est surnommé par beaucoup le « père des cyborgs ».

L'interface cerveau-ordinateur invasive qu'il a développée dans les années 1990 a permis à une personne gravement paralysée d'apprendre à utiliser son cerveau pour contrôler le curseur de l'ordinateur pour taper, afin que les autres puissent « entendre » sa voix.

Il existe d'innombrables études sur les interfaces cerveau-ordinateur, et la plus passionnante et passionnante est la recherche de Neuarlink. Juste en août 2020, Musk a annoncé la percée majeure de Neuarlink lors de la conférence de presse.

Cette fois, l'appareil magique créé par Musk n'a que la taille d'une pièce de monnaie. Il est implanté chirurgicalement dans le crâne et peut être utilisé pendant une journée entière lorsqu'il est complètement chargé. Musk a déclaré que le problème le plus essentiel de l’interface cerveau-ordinateur est le « câblage ».

Sur les lieux, Musk a montré sa bonne santé après avoir été implanté avec le dispositif Neuralink pendant deux mois cochon.

Le but principal de l'expérience est qu'une fois la puce implantée, l'activité cérébrale du cochon puisse être visuellement observée. Lorsque le démonstrateur touche son nez, les nerfs du cochon commencent à s'exciter. Sous l’action de 1024 électrodes connectées à l’appareil, les signaux des ondes radio dans son cerveau sont clairement visibles.

En avril 2021 également, Neuralink a encore une fois fait de nouveaux progrès. Un singe peut jouer au tennis de table avec ses pensées. Dans l'expérience, Pager, un singe rhésus de 9 ans, s'est fait implanter deux liens N1 dans la tête, et le personnel l'a tenté de jouer à des jeux avec du milkshake à la banane. À mesure que la technologie des interfaces cerveau-ordinateur continue de progresser, les patients paralysés pourront utiliser leur smartphone avec leurs pensées plus rapidement qu'avec leurs doigts.

Musk a déclaré l'année dernière que les interfaces cerveau-ordinateur seraient utilisées sur les humains cette année. Les interfaces cerveau-ordinateur sont prometteuses pour l’avenir.

Références :

https://spectrum.ieee.org/brain-implanthttps://36kr.com/p/1722359709697

https ://www.sohu.com/a/193608196_426424

https://www.imec-int.com/enhttps://www.hhmi.org/

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