Les chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont été les pionniers du CMU Array – un nouveau style de réseau de microélectrodes pour les plates-formes d’interface cerveau-ordinateur. Il a le potentiel de transformer la façon dont les médecins sont capables de traiter les problems neurologiques.
Imprimé en 3D à l’échelle nanométrique, le réseau de microélectrodes extremely-haute densité (MEA) est entièrement personnalisable. Cela signifie qu’un jour, les patients souffrant d’épilepsie ou d’une perte de fonction des membres because of à un incident vasculaire cérébral pourraient bénéficier d’un traitement médical personnalisé optimisé pour leurs besoins individuels.
La collaboration blend l’expertise de Rahul Panat, professeur agrégé de génie mécanique, et Eric Yttri, professeur adjoint de sciences biologiques. L’équipe a appliqué la toute nouvelle strategy de microfabrication, l’impression Aerosol Jet 3D, pour produire des matrices qui ont résolu les principaux obstructions de conception des autres matrices d’interface cerveau-ordinateur (BCI). Les résultats ont été publiés dans Science Advances.
“L’impression 3D par jet d’aérosol offrait trois avantages majeurs”, a expliqué Panat. “Les utilisateurs peuvent personnaliser leurs MEA pour répondre à des besoins particuliers les MEA peuvent fonctionner en trois proportions dans le cerveau et la densité des MEA est augmentée et donc plus robuste.”
Les BCI basés sur MEA connectent les neurones du cerveau à des composants électroniques externes pour surveiller ou stimuler l’activité cérébrale. Ils sont souvent utilisés dans des purposes telles que les dispositifs neuroprothétiques, les membres artificiels et les implants visuels pour transporter des informations du cerveau vers les extrémités qui ont perdu leur fonctionnalité. Les BCI ont également des applications potentielles dans le traitement de maladies neurologiques telles que l’épilepsie, la dépression et les difficulties obsessionnels compulsifs. Cependant, les dispositifs existants ont des limites.
Il existe deux varieties d’appareils BCI populaires. Le MEA le furthermore ancien est le réseau Utah, développé à l’Université de l’Utah et breveté en 1993. Ce réseau à base de silicone utilise un champ de minuscules broches, ou tiges, qui peuvent être insérées directement dans le cerveau pour détecter la décharge électrique des neurones au niveau du cerveau. pointe de chaque épingle.
Un autre kind est le tableau Michigan qui est imprimé sur des puces de silicone plates et délicates. Il lit les électrons lorsqu’ils tirent sur les puces. En raison de restrictions de conception, ces deux matrices ne peuvent enregistrer que sur un plan bidimensionnel. Cela signifie qu’ils ne peuvent pas être personnalisés pour répondre aux besoins de chaque affected individual ou software.
L’aspect le as well as vital d’un MEA est sa capacité d’échantillonnage en trois dimensions, qui est limitée par la densité de microélectrodes dans le réseau et la capacité de positionner ces réseaux à l’endroit précis que l’on veut détecter. Les approaches de fabrication modernes de MEA ont fait d’énormes progrès en ce qui concerne la densité de ces réseaux de microélectrodes. L’ajout de la troisième dimension augmente considérablement la capacité d’échantillonnage des tableaux. De as well as, des MEA sur mesure pour chaque application spécifique permettent des lectures additionally précises et additionally fidèles.
Le CMU Array des chercheurs est le BCI le additionally dense, environ un ordre de grandeur as well as dense que les BCI de l’Utah Array.
Des AME de meilleure qualité sont en demande. Les MEA utilisés pour contrôler des actions virtuelles sur un ordinateur ou des mouvements complexes des membres se heurtent aux limites de la technologie actuelle. Les purposes as well as avancées nécessitent des MEA qui sont personnalisés pour chaque individu et sont beaucoup as well as fidèles que ce qui est actuellement disponible.
“En quelques jours, nous pouvons désormais produire un appareil de médecine de précision adapté aux besoins d’un affected person ou d’un expérimentateur”, déclare Yttri, co-auteur principal de l’étude. De in addition, alors que des technologies telles que la stimulation du cortex visuel et le contrôle des membres artificiels sont utilisées avec succès par le general public, la possibilité de personnaliser le système de contrôle dans le cerveau pourrait ouvrir la voie à d’énormes avancées dans le domaine.
Panat prédit qu’il faudra peut-être cinq ans pour voir des assessments sur l’homme, et encore additionally pour voir une utilisation commerciale. L’équipe est ravie de présenter ce processus réussi à d’autres chercheurs dans le domaine pour commencer à tester une grande variété d’applications.
Un brevet sur l’architecture et la méthode de fabrication du CMU Array est en occasion. La prochaine étape, dit Panat, est de travailler avec les National Institutes of Health (NIH) et d’autres partenaires commerciaux pour obtenir ces résultats dans d’autres laboratoires aussi rapidement que feasible et demander un financement qui commercialiserait cette technologie.
La recherche est financée par l’initiative Brain Analysis As a result of Advancing Innovation Neurotechnologies (Brain) des NIH.