การอ่านใจถูกผลักไสให้อยู่ในขอบเขตของนิยายวิทยาศาสตร์มานานแล้ว แต่ด้วยพลังของอิเล็กโทรด นักวิจัยสามารถตรวจจับและตรวจสอบสัญญาณทางระบบประสาทเพื่อให้เข้าใจถึงกิจกรรมของสมอง หนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่น่าตื่นเต้นที่สุดของเทคโนโลยีนี้คือส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ (BCI) BCI ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำให้รูปแบบความคิดเป็นดิจิทัล เช่น ความตั้งใจที่จะเคลื่อนไหว
สามารถช่วยให้บุคคลที่สูญเสียการทำงานของมอเตอร์
รวมทั้งผู้ป่วยโรคทางระบบประสาทขั้นรุนแรงหรืออาการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง การใช้ BCIs เพื่อควบคุมเทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวกสามารถซ่อมแซมฟังก์ชันการรับรู้และรับรู้ แม้กระทั่งสำหรับผู้ที่ถูก “ล็อคอิน” ไว้ ทำให้พวกเขามีช่องทางในการสื่อสารและโต้ตอบกับโลกรอบตัวพวกเขา
BCI แบบมีสายและไร้สายอุปสรรคสำคัญประการหนึ่งที่ขัดขวางการใช้ BCI นอกห้องปฏิบัติการคือระบบสายไฟที่ยุ่งยากซึ่งจำเป็นในการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากที่รวบรวมจากสมองไปยังคอมพิวเตอร์
Enter BrainGateซึ่งเป็นทีมวิจัยสหวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับBrown University , Massachusetts General Hospital , Stanford University , Case Western Reserve UniversityและProvidence VA Medical Center โดยมุ่งเน้นที่การใช้งานจริงและความน่าเชื่อถือ ทีมงานมีเป้าหมายที่จะพัฒนาเทคโนโลยี BCI ช่วยเหลือเพื่อฟื้นฟูความเป็นอิสระและการสื่อสารในบุคคลที่มีความสามารถในการเคลื่อนไหวบกพร่อง
ผลงานล่าสุดของทีมงานซึ่งตีพิมพ์
ในIEEE Transactions on Biomedical Engineeringมีรายละเอียดการทดลองทางคลินิกของ BCI ไร้สายตัวใหม่ที่เรียกว่า Brown Wireless Device (BWD) ผู้เข้าร่วมการศึกษา 2 คน อายุ 63 และ 35 ปี เป็นโรค Tetraplegia (อัมพาตของแขนขาทั้งสี่) ที่เกิดจากอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง
BWD เชื่อมต่อกับอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดซิลิคอน 96 ช่องสัญญาณผ่านพอร์ตเดียวกันที่ใช้สำหรับการศึกษากับระบบ BCI แบบมีสาย อิเล็กโทรดที่ฝังในช่องท้องจะตรวจจับกิจกรรมของระบบประสาทจากส่วนหนึ่งของกลีบสมองส่วนหน้า โดยเฉพาะบริเวณสมองที่รับผิดชอบในการควบคุมมอเตอร์ จากนั้นสัญญาณจะถูกขยายและกรองเพื่อระบุเวลาที่ผู้ป่วยคิดที่จะขยับแขนขา ซึ่งสามารถใช้เพื่อกระตุ้นการกระทำได้ ในการทดลองนี้ ผู้เข้าร่วมได้ย้ายเคอร์เซอร์บนคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตเพื่อพิมพ์และนำทางผ่านแอปพลิเคชันต่างๆ
BCI ไร้สายก่อนหน้านี้ไม่สามารถจับคู่ความถูกต้องของคู่สายแบบมีสายได้ ซึ่งเป็นข้อ จำกัด ที่โปรโตคอลการรับส่งข้อมูลแบนด์วิดท์สูงของ BrainGate เอาชนะได้ ผู้ป่วยได้รับความแม่นยำแบบชี้แล้วคลิกและความเร็วในการพิมพ์ที่เทียบเท่ากับ BWD เหมือนกับเมื่อใช้ BCI แบบมีสายการบันทึกที่เสถียรช่วยให้สามารถควบคุมอินเทอร์เฟซสมองและคอมพิวเตอร์ได้ ‘plug-and-play’
ด้วยการลดการใช้พลังงาน แบตเตอรี่ BWD จึงมีอายุการใช้งานสูงสุด 36 ชั่วโมง ทำให้สามารถบันทึกกิจกรรมของสมองของผู้เข้าร่วมในบ้านของตนเองได้อย่างต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง
“ด้วยระบบนี้ เราสามารถดูการทำงานของสมอง ที่บ้าน เป็นระยะเวลานานในแบบที่แทบจะเป็นไปไม่ได้มาก่อน ซึ่งจะช่วยให้เราออกแบบอัลกอริธึมการถอดรหัสที่ช่วยให้การสื่อสารและความคล่องตัวเป็นไปอย่างราบรื่น ใช้งานง่าย และเชื่อถือได้สำหรับผู้ที่เป็นอัมพาต” Leigh Hochbergผู้นำการทดลองทางคลินิกของ BrainGate กล่าวในการแถลงข่าวล่าสุด
นักวิจัยได้พัฒนา BWD รุ่นที่ฝังได้อย่างสมบูรณ์
และตรวจสอบในไพรเมต พวกเขากำลังเตรียมอุปกรณ์สำหรับการอนุมัติตามกฎข้อบังคับก่อนการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ นักวิจัยเพิ่งค้นพบว่าเมื่อกระแสไฟฟ้า (หรือคลื่นแสง) ไหลผ่านกราฟีน ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอนที่สูงของวัสดุและพฤติกรรมที่ไม่มีมวลอย่างมีประสิทธิภาพของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนความถี่ของกระแสไฟฟ้า พฤติกรรมไม่เชิงเส้นประเภทนี้เป็นหนึ่งในฟังก์ชันพื้นฐานที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ซึ่งจำเป็นสำหรับการเปลี่ยนและประมวลผลสัญญาณไฟฟ้า
ความไม่เชิงเส้นของกราฟีนนั้นแข็งแกร่งที่สุดในบรรดาวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดDmitry Turchinovichจากมหาวิทยาลัย Bielefeldผู้ร่วมเป็นผู้นำการศึกษาล่าสุดกับMichael Genschแห่งสถาบันระบบเซ็นเซอร์ออปติคัลแห่งเยอรมัน (DLR)และมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเบอร์ลินกล่าว วัสดุยังคงไม่เป็นเชิงเส้นสูงแม้ในความถี่สูง ขยายไปถึงช่วงเทอร์เฮิร์ตซ์ที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยี (THz) ซึ่งวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปส่วนใหญ่ล้มเหลว
คุมเข้ม
แม้ว่าพฤติกรรมนี้มีความสำคัญสำหรับการรวมกราฟีนเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยจำเป็นต้องควบคุมมันให้ได้ก่อน Gensch, Turchinovich และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าการควบคุมดังกล่าวเป็นไปได้ ในงานใหม่นี้ พวกเขาได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายทรานซิสเตอร์ ซึ่งสามารถใช้แรงดันเกต (ควบคุม) ผ่านหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าได้ จากนั้นจึงใช้อุปกรณ์เพื่อส่งสัญญาณ THz ความถี่สูงพิเศษ และวิเคราะห์ว่าความถี่ของสัญญาณเหล่านี้เปลี่ยนไปอย่างไรตามหน้าที่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าการตอบสนองที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างแรงของกราฟีนโดยปกติเกือบจะหายไปแล้ว โดยการเพิ่มหรือลดแรงดันควบคุมเล็กน้อยจากค่าวิกฤตนี้เพียงไม่กี่โวลต์ พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถทำให้วัสดุไม่เชิงเส้นอย่างแรงอีกครั้ง เมื่อพวกเขากำหนดแรงดันเกทติ้งที่เหมาะสมที่สุดแล้ว พวกเขาแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถปรับเปลี่ยนความแรงและส่วนประกอบความถี่ของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ THz ที่ส่งและส่งคืนได้มากถึงสองลำดับความสำคัญ
ลิงค์ที่หายไป
ความสามารถในการควบคุมความไม่เชิงเส้นของกราฟีนด้วยวิธีง่ายๆ คือ “ลิงก์ที่ขาดหายไป” สำหรับการใช้วัสดุในการประมวลผลสัญญาณไฟฟ้าและการประยุกต์ใช้การปรับสัญญาณ Turchinovich กล่าว “ด้วยงานนี้ เราบรรลุหลักชัยสำคัญบนเส้นทางสู่การใช้กราฟีนเป็นวัสดุควอนตัมเชิงฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพสูงในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องแปลงความถี่ THz เครื่องผสม และโมดูเลเตอร์” Gensch กล่าวเสริม
Credit : cateringiperque.com cdmasternow.com cheaplinksoflondonshop.com conviviosfraternos.com
