比馬斯克腦機接口更精確微創,超聲波讀腦大法來了

2023-12-7 49 12/7

醫學影像獨角獸提供超聲芯片支持

腦機接口賽道又有新消息傳出。

IEEE Spectrum消息,一種新型
微創超聲腦機接口
設備正在開發中。

比马斯克脑机接口更精确微创,超声波读脑大法来了

該設備將傳統的腦機接口介質腦電,改爲了
超聲波

原理是使用直接聚焦超聲波(FUS)改變神經元的動作電位,用一種名爲
功能性超聲成像
(fUSI)的技術,通過多普勒效應
測量局部血流變化
來監測大腦區域內的神經活動。

醫療技術公司Forest Neurotech和醫學影像公司Butterfly Network,已就研發這款微創超聲腦機接口設備達成合作。

要知道,像馬斯克Neuralink、Paradromics和Synchron等都在開發與大腦進行“電”交互的腦機接口。

那麼相較之下,基於超聲波的腦機接口有何優勢?

“創口”更小,空間定位更精確

據介紹,傳統的腦電刺激技術由於電流在腦組織中傳播距離有限,所以在空間上受限較大。

因此在刺激大腦深層區域時,需要通過
侵入性手術
將電極放置在相關位置。而僅在顱骨上安裝深層植入物或電極只能記錄大腦表層區域的神經活動。

爲此,開發團隊表示正在研發一款微創超聲植入物,只需要將其植入用戶的頭骨,放置在大腦表層,就能使用超聲波靈活刺激和記錄大腦特定區域的神經活動,且精度爲
亞毫米級

比马斯克脑机接口更精确微创,超声波读脑大法来了

具體來說,由Butterfly Network提供超聲芯片硬件支持,Forest Neurotech則使用這些超聲芯片,通過引導和聚焦的超聲波刺激大腦特定區域。

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然後,用一種名爲功能性超聲成像(fUSI)的神經成像技術來監測神經活動。

fUSI原理也很簡單:

和所有細胞一樣,神經元需要血液才能發揮作用,而神經元“活性”增加也就意味着大腦需要的血流量供給也要增加。

fUSI正是利用超聲波探測腦部血流量的微小變化,來推測出神經元的活動程度。

具體做法是對大腦某一區域發射超聲波,然後檢測“回波”(受血流影響的反射波)。

由於血液在運動時會引起“多普勒效應”,會輕微影響回波的振動頻率。

所以通過分析回波頻率的變化,fUSI系統就可以判斷出血流速度的變化,進而反推出那裏的神經活動。

公司簡介

據悉,這款超聲波腦機接口設備將由Forest Neurotech、Butterfly Network兩家公司聯合開發。

其中
森林Neurotech
是在今年1月份剛剛成立的一家非營利性機構,專注於開發微創超聲腦機接口。

聯合創始人有三位Sumner L. Norman、Tyson Aflalo、William Biederman。

比马斯克脑机接口更精确微创,超声波读脑大法来了

上文提到的fUSI技術,正是CEO Sumner L. Norman最近參與的一項研究。

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此外,Forest Neurotech屬於Convergent Research旗下機構,而Convergent Research是一個科學非營利組織孵化器,並且是Schmidt Futures Network成員,前段時間剛宣佈獲得了5000萬美元新慈善支持。

蝴蝶網絡
則是一家醫學影像獨角獸公司,由有着“生物科技領域的喬布斯”之稱的Jonathan Rothberg於2011年創立。

此前,Butterfly Network創造了首個使用超聲芯片技術打造的手持式單探頭全身超聲系統Butterfly iQ+。

目前,Forest Neurotech已與Butterfly Network達成爲期5年的共同開發協議,Forest將支付2000萬美元用於購買Butterfly超聲芯片及服務。

參考鏈接:

[1]https://spectrum.ieee.org/bci-ultrasound

[2]https://www.butterflynetwork.com/press-releases/co-development-agreement-with-forest-neurotech

[3]https://www.vis.caltech.edu/documents/25496/Claire_Window_on_the_brain_2023.pdf