Como revisamos o Neuralink

No final de agosto, Elon Musk fez a segunda apresentação da tecnologia Neuralink - uma neurointerface para leitura da atividade cerebral. Musk apresentou a primeira versão do dispositivo em julho de 2019. Em seguida, a equipe editorial da J Med Internet Res pediu uma revisão aos cientistas do Laboratório de Neurociência e Tecnologias Cognitivas da Universidade de Innopolis. Alexander Pisarchik, Vladimir Maksimenko e Alexander Khramov fizeram comentários de especialistas sobre um novo método de implantação de eletrodos no cérebro. Neste artigo, os funcionários da universidade analisam a nova tecnologia de Musk.







Seu comentário sobre a tecnologia Neuralink que publicamos em outubro de 2019. Em comparação com a apresentação do ano passado, a aparência do aparelho mudou - agora é um comprimido redondo em miniatura do tamanho de uma moeda e uma língua feita de um feixe de eletrodos, que, aliás, ficaram menores. Inicialmente foram declarados 3.072 eletrodos, agora restam 1.024.



Pode-se supor que a mudança no número de eletrodos esteja relacionada às tarefas do dispositivo. O dispositivo tem como objetivo reconhecer a atividade cerebral específica. A apresentação mostrou como é usado para ler a atividade física. Para esta tarefa, um chip deve ser implantado no córtex motor. Esta é uma área pequena e provavelmente 1000 eletrodos são suficientes. 



Se quisermos resolver outro problema - estimular os centros visuais ou auditivos, então é necessário implantar o chip em outras áreas do cérebro. Além disso, para controlar a atividade cognitiva complexa, os eletrodos devem cobrir várias áreas ao mesmo tempo. Não é uma questão de número de eletrodos, mas sim da segurança de tal operação.



Existem também novos recursos. Quando questionado por jornalistas se seria possível controlar o Tesla usando o Neuralink, Max respondeu positivamente, acrescentando que todos os sentidos: visão, audição, tato são sinais elétricos que são enviados pelos neurônios ao cérebro. Com isso dito, pode-se supor que a tecnologia é aplicável para controlar casas inteligentes e a Internet das Coisas. A apresentação também disse que o chip pode transmitir música e funcionar com vários dispositivos via conexão Bluetooth, e um aplicativo móvel será desenvolvido para controlar o Neuralink. Musk comparou o novo protótipo às pulseiras de fitness da Fitbit com apenas pequenos fios no crânio.



Vamos dar uma olhada em por que a tecnologia é nova e por que o Neuralink pode ser uma inovação no tratamento da deficiência cognitiva. Para fazer isso, abstraímos dos slogans de marketing sobre controle baseado em chip no StarCraft e conversas sobre pessoas com chip.





Protótipo de dispositivo há um ano e agora



Por que o projeto Mask é promissor



A ideia por trás do Neuralink é baseada na interface do cérebro do computador. O termo “interface cérebro-computador” (BCI) apareceu no início da década de 1970 e as primeiras tentativas de estudar a atividade neural em macacos foram realizadas já na década de 1960. Hoje, trabalhar nessa direção é promissor para a reabilitação em casos de disfunção motora. 



Neuralink habilita a próxima geração de técnicas invasivas. O aparelho contém até 1.024 eletrodos, distribuídos em dezenas de fios, com o auxílio dos quais é conectado ao cérebro. Para superar a limitação cirúrgica, os desenvolvedores criaram um robô neurocirúrgico que insere até seis fios por minuto com precisão micrométrica.



A tecnologia pode servir como um protótipo para uma neurointerface invasiva para aplicações clínicas. Neurointerfaces com vários eletrodos podem se tornar a base para novas tecnologias e soluções médicas para pessoas com paralisia. O desenvolvimento da tecnologia possibilitará a interação com o ambiente externo sem restrições por meio da integração em uma casa inteligente e na Internet das Coisas.



O Neuralink não possui análogos em termos de número de canais registrados. BCIs existentes, que usam gravações invasivas de várias dezenas de neurônios, já permitem que macacos e humanos controlem os movimentos do manipulador com o poder do pensamento. A revista Nature publicou trabalhos que demonstram como um macaco se alimenta com um braço robótico e como pacientes completamente paralisados ​​agarram e movem objetos usando um manipulador .





Os fios do dispositivo interagem com o cérebro.



BCIs são promissores para detectar informações ocultas sobre o cérebro que não podem ser obtidas usando canais de comunicação convencionais. O uso de BCIs não invasivos é limitado pelo pequeno número de comandos reconhecíveis. Essa limitação surge do ruído e da instabilidade dos registros não invasivos de EEG ou espectroscopia NIR.



Nesse sentido, eletrodos invasivos são mais resistentes a interferências e artefatos, e permitem a obtenção de registros de alta qualidade da atividade neural. No entanto, o registro invasivo requer mais eletrodos para cobrir as áreas distribuídas do cérebro. Com a ajuda dos métodos Neuralink, esse problema pode ser resolvido.



Como prever de forma invasiva convulsões de epilepsia



Para nós, a tecnologia da Mask é interessante, inclusive do ponto de vista de nossos próprios desenvolvimentos. No Laboratório de Neurociências e Tecnologias Cognitivas, trabalhamos em um projeto de prevenção de crises epilépticas. 



Desenvolvemos um BCI que, usando três eletrodos implantados no cérebro do rato, pode prever ataques epilépticos com uma precisão de 90%. No entanto, existem problemas associados ao grande número de previsões falsas. Quando se trata de um sistema de prevenção de convulsões usando estimulação elétrica, as previsões falsas levam a muitos estímulos desnecessários. Em nossa interface, conseguimos minimizar o número de previsões falsas, mas a precisão da previsão de apreensão caiu para 50%.





Leia mais sobre o desenvolvimento da Innopolis University no campo da prevenção de crises epilépticas. O



Neuralink expande as possibilidades de leitura de sinais de atividade cerebral. Muito provavelmente, o uso de 1000 canais em vez de três melhorará significativamente a precisão das previsões de uma crise epiléptica e reduzirá o número de previsões falsas.



Para prever crises epilépticas, a atividade neural deve ser registrada em áreas focais predeterminadas do cérebro, onde a atividade se manifesta em primeiro lugar e a patologia é mais pronunciada. Nesse caso, você pode detectar rapidamente um ataque que se aproxima.



A próxima geração de BCIs que o Neuralink poderia produzir envolve estimular o cérebro a interromper ou até mesmo prevenir ataques epilépticos em pessoas resistentes aos medicamentos.



O cirurgião-robô insubstituível 



Na primeira apresentação do verão passado, Musk mostrou um protótipo de um robô neurocirúrgico para a colocação de implantes. Esta é uma vantagem muito importante, pois os BCIs não são usados ​​na prática clínica, inclusive devido a dificuldades cirúrgicas e problemas de biocompatibilidade. O cirurgião robótico é muito rápido - configura até seis eletrodos por minuto. A equipe do Neuralink tem como objetivo reduzir o tempo de implantação para uma hora e realizar a operação sob anestesia local para mandar o paciente para casa no mesmo dia.



De acordo com a ideia dos desenvolvedores, o problema da biocompatibilidade será resolvido com o uso de poliimida biocompatível com película fina de ouro. A impedância e a biocompatibilidade devem ser consideradas ao selecionar os materiais. A equipe da Neuralink testou um polímero dopado com polietileno dioxitiofeno com poliestireno sulfonato e óxido de irídio. Como resultado, obtivemos uma impedância menor para o primeiro, mas melhor biocompatibilidade para o último. Os desenvolvedores prometem continuar a pesquisa nesta direção e testar hipóteses em outros tipos de materiais e revestimentos de eletrodos condutores.





Cirurgião Robô Neuralink



Nossas perguntas para Neuralink



Seria interessante saber se é possível enviar impulsos elétricos às células e, simultaneamente, registrar a atividade neural. Em outras palavras, a estimulação mantém a capacidade de registrar simultaneamente a atividade neural com o mínimo de artefatos?



Se essa funcionalidade for implementada, ela resolverá outro problema importante no campo da BCI - a capacidade de ajustar continuamente a atividade neural. Por exemplo, ao prevenir uma crise epiléptica por estimulação elétrica, será possível controlar a eficácia desse processo. Será possível selecionar a intensidade ideal de estimulação para prevenir um ataque, enquanto minimiza o impacto negativo no cérebro.



Se olharmos muito à frente, entre os efeitos indesejáveis ​​dos BCIs com eletrodos implantados no cérebro humano, podemos notar a capacidade potencial de controlar e manipular o comportamento humano não apenas por meio da mídia, mas também de enviar comandos diretamente ao cérebro. Isso aumenta as demandas de criptografia e proteção de dados e protocolos usados ​​na BCI. Agora parece fantástico, mas no futuro essa questão certamente surgirá. 



Há muito debate sobre a ética de tais métodos. É interessante como a posição pública sobre o assunto será formulada no final. A maioria gostaria de instalar voluntariamente neuroimplantes? Escreva nos comentários o que você pensa sobre isso, você concordaria com tal coisa para encontrar Tesla no estacionamento ou acender a luz do apartamento pelo poder do pensamento?



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