Para peneliti dari Lund University di Swedia telah mengembangkan dan menguji
solusi baru untuk memproses dan menyimpan sejumlah besar data yang diharapkan dari antarmuka neurokomputer implan masa depan. Sistem secara bersamaan akan menerima data dari lebih dari 1 juta neuron secara real time. Setelah konversi data, mereka akan dikirim untuk diproses dan disimpan di komputer biasa. Sistem akan memberikan umpan balik dengan kecepatan hingga 25 milidetik, merangsang hingga 100 ribu neuron.
Teknologi baru dapat digunakan untuk memantau otak pasien yang lumpuh, termasuk melacak tanda-tanda epilepsi, dan untuk umpan balik real-time untuk mengontrol tangan robot pada pasien yang lumpuh.
Saat ini, kemajuan teknis dan neurobiologis di bidang antarmuka otak-komputer memaksakan peningkatan kebutuhan pada basis data dan perangkat lunak untuk pemrosesan mereka, terutama dalam hal bekerja dengan data waktu nyata yang diterima dari sejumlah besar neuron. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan telah menciptakan arsitektur perangkat lunak yang dapat diskalakan untuk perekaman paralel dan pemrosesan data menggunakan komputer standar. Arsitekturnya telah menunjukkan kemampuan untuk mengelola informasi waktu nyata dan memberikan respons responsif dengan kecepatan kurang dari 25 milidetik. Para peneliti yakin bahwa perkembangan mereka akan cocok untuk bekerja dengan antarmuka neurokomputer yang ada dan yang akan datang.
"Keuntungan signifikan dari arsitektur dan format data adalah bahwa informasi tidak memerlukan terjemahan berikutnya, karena sinyal otak diterjemahkan langsung ke dalam kode," kata para peneliti. Berkat pendekatan ini, komputer biasa dapat bekerja dengan data, dan kecepatan pemrosesan sangat tinggi.
Alat pemantauan real-time untuk area otak yang luas dapat digunakan untuk penelitian, diagnosis dan perawatan. Ini harus sangat efektif untuk antarmuka neurokomputer implan masa depan dengan umpan balik, yang akan membantu memantau area besar di otak pasien yang lumpuh, melacak tanda-tanda epilepsi yang baru lahir, dan juga mengendalikan lengan robot yang lumpuh.
Sistem ini dirancang untuk mendaftarkan sinyal saraf dari elektroda yang ditanamkan. Di bawah ini adalah contoh dari alat semacam itu, sebuah elektroda biokompatibel elastis yang
dikembangkan oleh para ilmuwan dari Linkoping University (Swedia), yang memiliki jaringan 32 kontak logam terbuka yang, setelah implantasi, bersentuhan dengan jaringan otak.
Di bawah ini adalah diagram sistem. Jam utama (a) disinkronkan dengan perangkat penerima (b), yang mengatur
penyortiran paku - mendaftar dan mengklasifikasikan aktivitas listrik neuron yang diterima dari subjek (digambarkan sebagai moncong mouse) (e), serta kompresi data. Informasi dikodekan dalam kotak data slot waktu. Dalam format HDF5, kisi ini dikirim untuk penyimpanan (d dan f). Dua poin terakhir baru saja direncanakan.
Solusi yang ada untuk merekam aktivitas otak dibatasi dari 512 hingga 1024 saluran, yang membuatnya sulit untuk memproses dan menyimpannya di komputer pribadi. Jumlah maksimum saluran per subjek adalah 1792, indikator akan terus bertambah. DARPA bekerja ke arah ini: pada tahun 2016, agensi ini
meluncurkan program untuk mengembangkan antarmuka saraf implan untuk mendapatkan "resolusi sinyal dan bandwidth yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mengirimkan informasi antara otak manusia dan sistem elektronik." Antarmuka harus bertindak sebagai "penerjemah" antara elektrokimia neuron dan kode yang tersedia untuk diproses oleh komputer. Sebagai bagian dari program Desain Sistem Teknik Saraf (NESD, "Desain Sistem Neuroengineering"), agensi tersebut mengharapkan modernisasi instrumen, termasuk untuk mengimbangi penglihatan dan pendengaran pasien: misalnya, informasi visual perlu dikirim secara digital ke otak.
Langkah selanjutnya adalah kesimpulan oleh DARPA pada tahun 2017
kontrak untuk pembuatan implan otak resolusi tinggi dengan lima organisasi penelitian dan satu perusahaan komersial. Masing-masing saluran menggabungkan informasi dari puluhan ribu neuron, yang memberikan gambar buram dan berisik dengan resolusi rendah. Program NESD dirancang untuk mengatasi penghalang ini.