赋能脑机接口,建立人脑与世界的高带宽连接
摩方很精密
2024-08-22 13:04:23
脑机接口技术是指通过在人脑神经与电子或者机械设备间建立直接连接通路,来实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。典型的脑机接口系统一般分为四部分,即脑电信号的采集,脑电信号的分析,依据脑电信号控制实施的行为,以及外界的反馈。其中的关键核心技术包括采集脑电信号的电极、神经接口芯片、信号解码等一系列前沿科技。
在传统制造技术面临挑战的背景下,3D打印不仅能够实现复杂电极的精确制造,显著降低生产成本,快速原型制作和设计迭代,为研究人员提供了一个高效的平台,使他们能够迅速地进行设计测试和优化,从而加速脑机接口技术的创新与改进。这种灵活性和快速响应能力,对于不断发展的脑机接口领域来说,无疑是推动其技术进步的关键因素。
Exaddon AG,作为一家专注于微纳金属增材制造(µAM)技术创新性解决方案提供商,其CERES 3D打印系统可实现在室温条件下直接生产和修复微纳金属物体,且整个过程无需任何后处理步骤。该技术的应用之一,便是制造用于脑机接口的微型电极,这些电极旨在植入大脑,实现外部计算能力与大脑的直接连接。这一突破性的应用为帕金森病或阿尔茨海默症等严重神经退行性疾病患者的生活质量改善提供了可能性,通过精准的神经信号读取和调控,助力于恢复或增强他们的认知与运动功能。
现有可植入技术的关键局限性之一是“传统硬质电子材料与人体动态、柔软且弯曲的特性之间的机械不匹配”。这种不匹配引发了使用者在长期使用设备时对舒适度和耐久性的担忧。同时,为了实现高保真信号传导,所用材料必须具备优异的导电性,这在非金属材料中尤其具有挑战性。目前的技术方案主要依赖于金或铂电极,而基底材料的选择涵盖了铱、铂、聚酰亚胺、金等。
为了解决这一问题,研究人员研发了一种具有微柱阵列的柔性基底。Malliaras等研究者利用Exaddon独特的μAM技术开发了一种PEDOT:PSS微针阵列,其电极覆盖区域为10 × 10 µm²,电极间的中心距离为60 µm。这些创新的研究成果不仅为神经科学和生物医学工程领域提供了新的思路,而且有望在未来为脑机接口技术的进一步发展奠定坚实的基础。
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