26/08/2021
क्या आप ब्रायन- कंप्यूटर के बारे में जानते हैं
ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस (बीसीआई) उभरते हुए सहायक उपकरण हैं जो एक दिन मस्तिष्क या रीढ़ की हड्डी में चोट वाले लोगों को चलने या संवाद करने में मदद कर सकते हैं। बीसीआई सिस्टम इम्प्लांटेबल सेंसर पर निर्भर करते हैं जो मस्तिष्क में विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करते हैं और उन संकेतों का उपयोग कंप्यूटर या रोबोटिक प्रोस्थेटिक्स जैसे बाहरी उपकरणों को चलाने के लिए करते हैं।
अधिकांश वर्तमान बीसीआई सिस्टम कुछ सौ न्यूरॉन्स तक के नमूने के लिए एक या दो सेंसर का उपयोग करते हैं, लेकिन न्यूरोसाइंटिस्ट उन प्रणालियों में रुचि रखते हैं जो मस्तिष्क कोशिकाओं के बहुत बड़े समूहों से डेटा एकत्र करने में सक्षम हैं।
अब, शोधकर्ताओं की एक टीम ने भविष्य के बीसीआई सिस्टम के लिए एक नई अवधारणा की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है - एक जो स्वतंत्र, वायरलेस सूक्ष्म तंत्रिका सेंसर के समन्वित नेटवर्क को नियोजित करता है, प्रत्येक नमक के दाने के आकार के बारे में, रिकॉर्ड करने और उत्तेजित करने के लिए मस्तिष्क गतिविधि। सेंसर, जिसे "न्यूरोग्रेन्स" कहा जाता है, स्वतंत्र रूप से न्यूरॉन्स को फायर करके बनाई गई विद्युत दालों को रिकॉर्ड करता है और सिग्नल को एक केंद्रीय हब में वायरलेस तरीके से भेजता है, जो सिग्नल का समन्वय और प्रक्रिया करता है।
नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स में 12 अगस्त को प्रकाशित एक अध्ययन में, शोध दल ने एक कृंतक में तंत्रिका गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए लगभग 50 ऐसे स्वायत्त न्यूरोग्रेन के उपयोग का प्रदर्शन किया।
परिणाम, शोधकर्ताओं का कहना है, एक ऐसी प्रणाली की ओर एक कदम है जो एक दिन अभूतपूर्व विस्तार से मस्तिष्क के संकेतों की रिकॉर्डिंग को सक्षम कर सकता है, जिससे मस्तिष्क कैसे काम करता है और मस्तिष्क या रीढ़ की हड्डी की चोटों वाले लोगों के लिए नए उपचारों में नई अंतर्दृष्टि मिलती है।
ब्राउन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक आर्टो नुर्मिक्को ने कहा, "मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस के क्षेत्र में बड़ी चुनौतियों में से एक मस्तिष्क में अधिक से अधिक बिंदुओं की जांच करने के इंजीनियरिंग तरीके हैं।" "अब तक, अधिकांश बीसीआई मोनोलिथिक डिवाइस रहे हैं - सुइयों के छोटे बिस्तरों की तरह। हमारी टीम का विचार उस मोनोलिथ को छोटे सेंसर में तोड़ना था जिसे सेरेब्रल कॉर्टेक्स में वितरित किया जा सकता था। यही हम कर पाए हैं यहां प्रदर्शन करें।"
टीम, जिसमें ब्राउन, बायलर विश्वविद्यालय, सैन डिएगो में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय और क्वालकॉम के विशेषज्ञ शामिल हैं, ने लगभग चार साल पहले सिस्टम को विकसित करने का काम शुरू किया था। चुनौती दो गुना थी, नूरमिक्को ने कहा, जो ब्राउन के कार्नी इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन साइंस से संबद्ध है। पहले भाग में छोटे सिलिकॉन न्यूरोग्रेन चिप्स में तंत्रिका संकेतों का पता लगाने, बढ़ाने और संचारित करने में शामिल जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स को सिकोड़ने की आवश्यकता थी। टीम ने पहले कंप्यूटर पर इलेक्ट्रॉनिक्स का डिजाइन और अनुकरण किया, और परिचालन चिप्स विकसित करने के लिए कई निर्माण पुनरावृत्तियों के माध्यम से चला गया।
दूसरी चुनौती बॉडी-एक्सटर्नल कम्युनिकेशन हब विकसित करना था जो उन छोटे चिप्स से सिग्नल प्राप्त करता है। यह उपकरण अंगूठे के निशान के आकार का एक पतला पैच है, जो खोपड़ी के बाहर खोपड़ी से जुड़ा होता है। यह एक लघु सेलुलर फोन टावर की तरह काम करता है, जो न्यूरोग्रेन से संकेतों को समन्वयित करने के लिए नेटवर्क प्रोटोकॉल को नियोजित करता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना नेटवर्क पता होता है। पैच न्यूरोग्रेन को वायरलेस तरीके से बिजली की आपूर्ति भी करता है, जिसे कम से कम बिजली का उपयोग करके संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
ब्राउन के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन के प्रमुख लेखक जिहुन ली ने कहा, "यह काम एक सच्ची बहु-विषयक चुनौती थी।" "हमें न्यूरोग्रेन सिस्टम को डिजाइन और संचालित करने के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स, रेडियो फ्रीक्वेंसी कम्युनिकेशन, सर्किट डिजाइन, फैब्रिकेशन और न्यूरोसाइंस में विशेषज्ञता को एक साथ लाना था।"
इस नए अध्ययन का लक्ष्य यह प्रदर्शित करना था कि सिस्टम एक जीवित मस्तिष्क से तंत्रिका संकेतों को रिकॉर्ड कर सकता है - इस मामले में, एक कृंतक का मस्तिष्क। टीम ने जानवर के सेरेब्रल कॉर्टेक्स, मस्तिष्क की बाहरी परत पर 48 न्यूरोग्रेन रखे, और सहज मस्तिष्क गतिविधि से जुड़े विशिष्ट तंत्रिका संकेतों को सफलतापूर्वक दर्ज किया।
टीम ने मस्तिष्क को उत्तेजित करने के साथ-साथ इससे रिकॉर्ड करने के लिए उपकरणों की क्षमता का भी परीक्षण किया। उत्तेजना छोटे विद्युत दालों के साथ की जाती है जो तंत्रिका गतिविधि को सक्रिय कर सकते हैं। उत्तेजना उसी हब द्वारा संचालित होती है जो तंत्रिका रिकॉर्डिंग का समन्वय करती है और एक दिन बीमारी या चोट से खोए हुए मस्तिष्क समारोह को बहाल कर सकती है, शोधकर्ताओं को उम्मीद है।
इस अध्ययन के लिए जानवर के मस्तिष्क के आकार ने टीम को 48 न्यूरोग्रेन तक सीमित कर दिया, लेकिन डेटा बताता है कि सिस्टम का वर्तमान कॉन्फ़िगरेशन 770 तक का समर्थन कर सकता है। अंततः, टीम कई हजारों न्यूरोग्रेन तक स्केलिंग की कल्पना करती है, जो एक प्रदान करेगी मस्तिष्क गतिविधि की वर्तमान में अप्राप्य तस्वीर।
