Aktivitas Neuralink membuat kami semua tegang selama dua tahun terakhir.
“- Apa yang mereka temukan? — Bisakah kita mentransfer pikiran kita atau uhmm… menghubungkannya ke hotspot WiFi?” — mari kita kesampingkan sejenak fantasi futuristik kita, kita akan mempertimbangkannya nanti.
Pengumuman Elon Musk baru-baru ini tentang kemajuan Neuralink dalam penelitian antarmuka mesin-otak (BMI) mengejutkan sehubungan dengan sejumlah peningkatan. Namun, jalan masih panjang sampai kita akhirnya memasukkan beberapa hal mikro ke dalam tengkorak kita dan mengendalikan lingkungan atau (*fantasi futuristik di sini*) membaca pikiran orang lain.

Dalam postingan hari ini, kami akan menempatkan penelitian ini di bawah pengawasan berdasarkan buku putih Neuralink [1] yang diterbitkan pada hari Acara Peluncuran Neuralink. Tujuannya adalah untuk menyajikan beberapa sorotan dari sistem Neuralink, langkah demi langkah, seperti yang disajikan dalam makalah yang dikutip. Kami akan meringkas dengan membahas hasil potensial dari solusi yang diusulkan.

Tek

Bahkan jika Anda terbiasa dengan kemajuan dalam ide teknologi tinggi, ada baiknya bertanya: apa itu antarmuka otak-mesin secara umum? Yah, definisinya mungkin tampak luas, tetapi BMI adalah perangkat / set perangkat, yang berada di antara otak dan mesin (bisa berupa komputer, kaki palsu, modul untuk menghidupkan / mematikan sesuatu - hampir semuanya dapat dikontrol) . Tujuan dari BMI adalah untuk menengahi antara otak dan mesin dengan mentransfer sinyal dari satu ke yang lain (mungkin dalam dua arah).

Apa sinyal BMI? Masalahnya terpecah di sini pada banyak tingkatan. BMI secara kasar dapat dibagi menjadi invasif dan non-invasif . Anda mungkin mengenali teknik seperti elektroensefalografi (EEG) atau pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) — keduanya adalah contoh pengukuran yang cukup bagus yang dapat digunakan untuk BMI non-invasif (non-invasif == tidak memerlukan prosedur pembedahan apa pun). Saat menggunakan EEG, kami mencatat perubahan spesifik dari potensi listrik dari kulit kepala; dengan fMRI kami dapat menyelidiki respons tergantung tingkat oksigen darah (BOLD) — kedua sinyal dapat direkam, diproses, dan digunakan lebih lanjut untuk tujuan kemudi.

Ketika datang ke BMI invasif, diperlukan untuk melakukan operasi untuk meletakkan beberapa barang di bawah tengkorak - mungkin di permukaan otak atau di dalam korteks serebral. Ya, Anda mungkin merasa merinding saat membayangkannya. Di korteks serebral terdapat banyak badan sel neuron, dan neuron adalah sel yang dapat dirangsang , sehingga aktivitas listriknya berubah seiring waktu. Dan inilah yang pada dasarnya dapat kita rekam dan gunakan . Dan inilah yang digunakan Elon & Neuralink untuk tujuan studi mereka.

Langkah demi langkah — apa yang ada di dalam BMI Neuralink?

Sistem ini terdiri dari robot bedah, implan, dan elektronik luar untuk menyediakan tenaga dan mengumpulkan data. Struktur modularnya sangat menjanjikan, karena memberikan kesempatan untuk memperluas sistem dengan menempatkan implan pada berbagai permukaan otak.
Mari telusuri setiap bagian dari BMI Neuralink.

Robot — alias mesin jahit

Robot bedah membuat saya takjub! Itu tidak terlihat seperti robot medis paling rumit di dunia, tetapi memiliki banyak fitur dan.. elegan. Hanya satu bagian yang bersentuhan langsung dengan jaringan otak - itu adalah jarum dengan seutas benang, yang dipimpin oleh penyisip. Jarum memiliki motor liniernya sendiri, hanya untuk mendorong dan menariknya dengan cepat dari permukaan korteks. Bagaimana dengan fitur lainnya? Wooh! Sensor posisi otak, enam sumber cahaya dari berbagai panjang gelombang dan kamera - bersama-sama mereka memainkan peran besar dalam lokalisasi struktur otak berdasarkan koordinat yang diketahui dan kedalaman pelacakan bidang, tetapi juga diperlukan oleh ahli bedah saraf untuk memantau prosedur. Robot dapat bekerja dalam mode otomatis (cukup mengesankan, 6 utas dalam satu menit!), Tapi hei, saat ini masih boleh memiliki ahli di pihak Anda.

Barang-barang — dari elektroda ke USB-C

Mari kita mulai dari elektroda. Penulis menulis tentang uji coba mereka dengan dua bahan berbeda untuk elektroda itu sendiri - PEDOT (polimer konduktif yang tahan lama) dan irydium oksida (mereka menulis tentang biokompatibilitasnya yang lebih baik daripada PEDOT). Elektroda ditempatkan pada benang polimer yang dimasukkan ke dalam jaringan otak. Jumlah elektroda sangat mengesankan! Di satu utas ada 32 di antaranya. Neuralink menyajikan dua sistem — digambarkan sebagai A dan B — yang masing-masing terdiri dari 1536 dan 3072 elektroda (Gambar 2). Wow.

Mereka menemukan sirkuit ASIC buatan mereka sendiri (lihat Gambar 2). Ini memiliki 256 amplifier, yang dapat berfungsi untuk tujuan 8 utas sekaligus (8 utas — 256 elektroda, kemudian 1 elektroda — 1 amplifier). Rangkaian lainnya adalah konverter ADC dengan kecepatan pengambilan sampel ~ 19 kHz dan rangkaian untuk mengemas dan mengirim data melalui USB-C. USB-C juga menyediakan daya untuk sistem, sekitar 6 mW per satu ASIC.

Apa yang tercatat sejauh ini?

Salah satu tujuan dari posting ini adalah untuk menjelaskan secara singkat apa yang dicatat selama percobaan Neuralink, karena beberapa konsep dari neurofisiologi tidak didefinisikan dalam buku putih yang diterbitkan. Penulis menulis bahwa sinyal minat mereka datang dalam dua: lonjakan dan potensi medan lokal (LFP) . Apa itu?

• Paku (lebih formal: potensial aksi ) adalah perubahan cepat dalam polaritas misalnya membran neuron. Seperti yang Anda ketahui, setiap sel memiliki batas - dalam kasus hewan itu adalah membran yang terdiri dari berbagai protein, fosfolipid, dll. Yang secara selektif mentransmisikan produk di dalam atau di luar sel. Lingkungan luar dan dalam sel berbeda sehubungan dengan distribusi ion – jika stabil kita katakan bahwa itu adalah potensial istirahat . Ketika berbicara tentang neuron, jika saluran pada membran terbuka (karena tereksitasi) terjadi perubahan cepat di dalam sel yang mengakibatkan depolarisasi atau hiperpolarisasi . Jika terakumulasi dan mencapai ambang batas, lonjakan dipicu. [2]
• Potensi medan lokal (LFP) direkam dari kelompok sel saraf di sekitar elektroda. Ini adalah jumlah aktivitas listrik sekelompok neuron, meskipun sumber aktivitas listrik yang direkam tidak terletak pada potensial aksi individu, tetapi pada arus sinaptik dan dendritik. [3]

Neuralink menggunakan pendekatan ini untuk mempelajari BMI mereka pada tikus, sementara mereka menjelajahi ruang angkasa dengan bebas. Penulis merekam sinyal dengan penggunaan sistem A dan B dengan deteksi online dari beberapa struktur (seperti paku). Robot menjahit melakukan 19 operasi pada tikus dengan tingkat keberhasilan 87%, meskipun tidak dijelaskan bagaimana kinerja diukur (berhasil kedalaman penyisipan? kesalahan robot? putus benang?).

Pada Acara Peluncuran Neuralink terdapat presentasi ide masa depan untuk penerapan BMI pada manusia. Gagasan umum di baliknya adalah bahwa sistem tersebut akan terdiri dari implan (mirip dengan yang disajikan dalam makalah yang dikutip, [1]), yang akan dihubungkan ke perangkat eksternal yang dapat dikenakan yang terlihat seperti alat bantu dengar. Wearable ini akan terhubung melalui Bluetooth dengan aplikasi Neuralink di iPhone Anda. Ini keren. Tapi banyak juga keraguan yang muncul? Bagaimana dengan keamanan data? Bagaimana dengan penyimpanan data? Jumlah data dari otak mungkin akan sangat besar dan tidak berguna secara keseluruhan, tetapi beberapa kecenderungan atau informasi tertentu tentang otak/kesehatan mental seseorang adalah sesuatu. Sesuatu yang ingin kami lindungi.

Kesimpulan? Wawasan?

• Banyak dan sedikit. Ada banyak perbaikan yang dilakukan. Thread dengan elektroda tampaknya menjadi solusi yang cepat dan kuat sambil mempertimbangkan beberapa aplikasi klinis di masa depan. Ada juga sistem aplikasinya yang inovatif — seperti yang saya tulis di atas, kecepatan robot dan fitur tambahannya sama-sama mengesankan. Namun tetap saja, masih banyak yang harus dilakukan jika kita ingin mendapatkan BMI penuh — khususnya dengan interpretasi sinyal ekstraseluler, karena kita perlu menetapkannya untuk tugas tertentu yang dilakukan oleh mesin.
• Modulasi neuron. Saya suka itu. Saya tidak menyebutkannya sebelumnya, tetapi tim Neuralink mengklaim bahwa elektroda akan dapat merekam dan menstimulasi jaringan otak. Ini membuka berbagai kemungkinan, terutama untuk tujuan gangguan yang berkaitan dengan perubahan konsentrasi zat tertentu. Sistem sibernetika loop tertutup.
• Banyak saluran dan sistem modular. Ini adalah keuntungan besar, karena seseorang dapat merancang perpindahan elektroda untuk tujuan klinis atau non-klinis tertentu (di masa depan :-)).

Referensi

[1] Musk, E., Neuralink (2019) Platform Antarmuka Mesin-Otak Terintegrasi dengan Ribuan Saluran . (kertas putih)
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Action_potential
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Local_field_potential
[4]https://www.technologyreview.com/f/613969/elon-musks-neuralink-says-its-nearly-ready-for-the-first-human-volunteers/?utm_campaign=the_download.unpaid.engagement&utm_source=hs_email&utm_medium=email&utm_content=74731923&_hsenc=p2ANqtz-9otWbhoo4oj2wzQuNcnI-XaM_K98vE3h6Um6UI4mQuIrWw24eApb0ZtPmfoiCrVzw2oUzKy1zQyW2gd7C-oFP3HYiiQ&_hsmi=74731923
[5]https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/elon-musk-przedstawil-szczegoly-interfejsu-mozg-komputer-od-neuralink
[6]https://www.youtube.com/watch?v=r-vbh3t7WVI

Awalnya diterbitkan di https://annastroz.com pada 21 Juli 2019.