Cyborg’lar artık bilim kurgu değil. Nöronal bilgileri bilgisayar veya robotik kol gibi harici sistemleri kontrol edebilen komutlara dönüştürmek için genellikle beyne implante edilen elektrotları kullanan beyin-makine arayüzleri (BMI) alanı aslında bir süredir var. Girişimci Elon Musk’ın şirketi Neuralink, 2020’nin sonuna kadar BMI sistemlerini bir insan hasta üzerinde test etmeyi hedefliyor.

Uzun vadede, BMI cihazları nörolojik bozuklukların semptomlarını izlemeye ve tedavi etmeye ve yapay uzuvları kontrol etmeye yardımcı olabilir. Ama aynı zamanda yapay zeka tasarlamak ve hatta beyinden beyine doğrudan iletişimi sağlamak için bir plan sağlayabilirler. Bununla birlikte, şimdilik asıl zorluk, implantasyon ve operasyon sırasında beyin dokusuna ve hücrelerine zarar vermekten kaçınan BMI’ler geliştirmektir.

BMI’ler on yıldan fazla bir süredir var ve örneğin uzuvlarını kontrol etme yeteneğini kaybetmiş insanlara yardım ediyor. Bununla birlikte, genellikle silikondan yapılan geleneksel implantlar, gerçek beyin dokusundan çok daha serttir ve bu da kararsız kayıtlara ve çevredeki beyin dokusuna zarar verir.

Ayrıca beynin implantı reddettiği bir bağışıklık tepkisine de yol açabilirler . Bunun nedeni, insan beynimizin korunan bir kale gibidir ve nöroimmün sistem – bu kapalı kaledeki askerler gibi – nöronları (beyin hücrelerini) patojenler veya BMI gibi davetsiz misafirlerden koruyacaktır.

Esnek cihazlar

Hasar ve bağışıklık tepkilerinden kaçınmak için, araştırmacılar giderek daha fazla “esnek BMI” denilen şeyin geliştirilmesine odaklanıyorlar. Bunlar silikon implantlardan çok daha yumuşaktır ve gerçek beyin dokusuna benzer.

Örneğin, Neuralink, bir insan beynini doğrudan bir bilgisayara bağlamak için ilk tasarlanan esnek “ipleri” ve yerleştiriciyi (önceki implantlardan çok daha esnek olan küçük, ip benzeri problar) yaptı. Bunlar, beyin ameliyatı sırasında elektrotların yerleştirilmesinden sonra beynin bağışıklık tepkisinin elektrotları reddetme olasılığını en aza indirmek için tasarlandı.

Bu arada, Harvard Üniversitesi’ndeki Lieber grubundan araştırmacılar, kısa süre önce, beynin sahtekarları tanımlayamadığı gerçek nöronlara çok benzeyen bir mini ağ sondası tasarladı. Bu biyo-ilhamlı elektronikler , nöron hücre gövdeleri ve sinir liflerine benzer boyut ve esnekliğe sahip bir polimer tarafından kapsüllenmiş platin elektrotlar ve ultra ince altın tellerden oluşur.

Kemirgenler üzerinde yapılan araştırmalar, bu tür nöron benzeri probların beyne yerleştirildiğinde bir bağışıklık tepkisi oluşturmadığını göstermiştir. Nöronların hem işlevini hem de göçünü izleyebilirler.

Hücrelere taşınma

Günümüzde kullanılan çoğu BMI, nöronların dışına sızan elektriksel beyin sinyallerini alır. Nöral sinyali bir odanın içinde üretilen bir ses gibi düşünürsek, mevcut kayıt yöntemi bu nedenle odanın dışındaki sesi dinlemektir. Ne yazık ki, sinyalin yoğunluğu, duvarın – nöron zarlarının filtreleme etkisi ile büyük ölçüde azalır.

Örneğin yapay uzuvlar üzerinde daha fazla kontrol yaratmak amacıyla en doğru fonksiyonel okumaları elde etmek için elektronik kayıt cihazlarının nöronların iç kısmına doğrudan erişim sağlaması gerekir. Bu hücre içi kayıt için en yaygın olarak kullanılan geleneksel yöntem “yama kıskaç elektrotu”dur: elektrolit çözeltisi ile doldurulmuş içi boş bir cam tüp ve izole edilmiş bir hücrenin zarı ile temas ettirilen bir kayıt elektrotu. Ancak mikrometre genişliğinde bir uç, hücrelerde geri dönüşü olmayan hasara neden olur. Dahası, bir seferde yalnızca birkaç hücre kaydedebilir.

Bu sorunları ele almak için yakın zamanda firkete benzeri bir 3D nanotel transistör dizisi geliştirdik ve bunu birden fazla nörondan hücre içi elektriksel aktiviteleri okumak için kullandık. Daha da önemlisi, bunu tanımlanabilir herhangi bir hücresel hasar olmadan yapabildik. Nanotellerimiz son derece ince ve esnektir ve kolayca firkete şekline bükülür – transistörler sadece yaklaşık 15x15x50 nanometredir. Bir nöron bir oda büyüklüğünde olsaydı, bu transistörler yaklaşık bir kapı kilidi büyüklüğünde olurdu.

Hücre zarı hissini taklit eden bir maddeyle kaplanmış bu ultra küçük, esnek, nanotel problar, hücre zarlarını minimum çabayla geçebilir. Ve hücre içi konuşmaları en büyük rakipleri olan patch klemp elektrotlarıyla aynı düzeyde hassasiyetle kaydedebilirler.

Açıkçası bu ilerlemeler, beyinden beyine iletişim gibi karmaşık görevleri başarmak için gerekli olacak doğru ve güvenli BMI’lere yönelik önemli adımlardır.

Biraz korkutucu gelebilir ama nihayetinde tıp uzmanlarımız bedenlerimizi daha iyi anlamaya ve hastalıkları tedavi etmemize ve daha uzun yaşamamıza yardımcı olmaya devam edeceklerse, onlara mümkün olan en iyisini vermek için modern bilimin sınırlarını zorlamaya devam etmemiz önemlidir. işlerini yapmak için araçlar. Bunun mümkün olması için, insanlarla makineler arasında minimal düzeyde istilacı bir kesişim kaçınılmazdır.