قام باحثون من جامعة لوند في السويد بتطوير واختبار
حل جديد لمعالجة وتخزين كميات كبيرة من البيانات المتوقعة من واجهات الحواسيب العصبية القابلة للغرس في المستقبل. سيستقبل النظام في وقت واحد بيانات من أكثر من مليون خلية عصبية في الوقت الفعلي. بعد تحويل البيانات ، سيتم إرسالها للمعالجة والتخزين على أجهزة الكمبيوتر العادية. سيوفر النظام التغذية المرتدة بسرعة تصل إلى 25 مللي ثانية ، مما يحفز ما يصل إلى 100 ألف خلية عصبية.
يمكن استخدام التكنولوجيا الجديدة لمراقبة دماغ المرضى المصابين بالشلل ، بما في ذلك تتبع علامات الصرع ، وللحصول على ردود فعل في الوقت الحقيقي للسيطرة على أيدي الروبوتات في المرضى المشلولين.
اليوم ، يفرض التقدم التقني والحيوي العصبي في مجال واجهات الدماغ والحاسوب متطلبات متزايدة على قواعد البيانات والبرمجيات لمعالجتها ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالعمل مع البيانات في الوقت الحقيقي الواردة من عدد كبير من الخلايا العصبية. من أجل التعامل مع هذه المشكلة ، أنشأ العلماء بنية برامج قابلة للتطوير للتسجيل المتوازي ومعالجة البيانات باستخدام أجهزة الكمبيوتر القياسية. أظهرت الهندسة القدرة على إدارة المعلومات في الوقت الحقيقي وتوفير استجابة سريعة بسرعة تقل عن 25 مللي ثانية. الباحثون على يقين من أن تطوراتهم ستكون مناسبة للعمل مع واجهات الحواسيب العصبية الحالية والمستقبلية.
وقال الباحثون: "هناك ميزة كبيرة للهندسة وتنسيق البيانات وهي أن المعلومات لا تتطلب ترجمة لاحقة ، حيث يتم ترجمة إشارات الدماغ مباشرة إلى التعليمات البرمجية". بفضل هذا النهج ، يمكن للكمبيوتر العادي العمل مع البيانات ، وسرعة المعالجة عالية جدًا.
يمكن استخدام أداة المراقبة في الوقت الحقيقي لمناطق واسعة من الدماغ للبحث والتشخيص والعلاج. يجب أن تكون فعالة بشكل خاص لواجهات الحواسيب العصبية القابلة للغرس في المستقبل مع التغذية المرتدة ، والتي ستساعد في مراقبة مناطق كبيرة في أدمغة المرضى المصابين بالشلل ، وتتبع العلامات الناشئة من الصرع ، وكذلك التحكم في الأسلحة الروبوتية المشلولة.
تم تصميم النظام لتسجيل الإشارات العصبية من الأقطاب الكهربائية المزروعة. فيما يلي مثال لمثل هذا الجهاز ، وهو قطب مرن متوافق حيوياً تم
تطويره من قبل علماء من جامعة لينكوبنج (السويد) ، والذي لديه شبكة من 32 اتصالًا معدنيًا مفتوحًا ، بعد الغرس ، يتلامس مع أنسجة المخ.
فيما يلي رسم تخطيطي للنظام. تتم مزامنة الساعة الرئيسية (أ) مع أجهزة الاستقبال (ب) ، التي تنظم
فرز المسامير - قم بتسجيل وتصنيف النشاط الكهربائي للخلايا العصبية المتلقاة من الموضوع (يصور كمامة للماوس) (هـ) ، بالإضافة إلى ضغط البيانات. يتم ترميز المعلومات في شبكة بيانات الفاصل الزمني. في تنسيق HDF5 ، يتم إرسال هذه الشبكة للتخزين (d و f). تم التخطيط للنقطتين الأخيرتين فقط.
الحلول الحالية لتسجيل نشاط الدماغ محدودة من 512 إلى 1024 قناة ، مما يجعل من الصعب معالجتها وتخزينها على أجهزة الكمبيوتر الشخصية. كان الحد الأقصى لعدد القنوات لكل موضوع 1792 ، وسيستمر المؤشر في النمو. تعمل DARPA في هذا الاتجاه: في عام 2016 ،
أطلقت الوكالة
برنامجًا لتطوير واجهات عصبية قابلة للغرس للحصول على "دقة إشارة غير مسبوقة وعرض النطاق الترددي لنقل المعلومات بين الدماغ البشري والأنظمة الإلكترونية". يجب أن تكون الواجهة بمثابة "مترجم" بين الكيمياء الكهربائية للخلايا العصبية والرمز المتاح للمعالجة بواسطة أجهزة الكمبيوتر. كجزء من برنامج تصميم نظام الهندسة العصبية (NESD ، "تصميم أنظمة الهندسة العصبية") ، تتوقع الوكالة تحديث الأدوات ، بما في ذلك لتعويض رؤية وسمع المرضى: على سبيل المثال ، ستحتاج المعلومات المرئية إلى نقلها رقميًا إلى الدماغ.
كانت الخطوة التالية هي إبرام DARPA في عام 2017
لعقود إنشاء غرسات دماغ عالية الدقة مع خمس منظمات بحثية وشركة تجارية واحدة. تجمع كل قناة بين معلومات من عشرات الآلاف من الخلايا العصبية ، مما يعطي صورة ضبابية وصاخبة بدقة منخفضة. تم تصميم برنامج NESD للتغلب على هذا الحاجز.