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脑机接口新“胶水”问世,人机融合“半机器人”新突破

新智元 · 2020-08-24
无损伤侵入式脑机接口的新可能。

编者按:本文来自微信公众号“新智元”(ID:AI_era),编辑:白峰、小匀,36氪经授权发布。

马斯克的脑机接口马上要「人肉测试」了,但侵入式的脑机接口可能会给人体带来较大损伤。最近,特拉华大学的研究人员发明了一种新的聚合物涂层,能实现更安全的脑机融合。

听过「半兽人」、「半鱼人」,可你听过「半机器人」吗?

尽管半人半机器的「半机器人」目前只存在于电影中,但近年来,很多脑机研究都在向着电子与身体融合的方向发展,而且取得了不小的进步。

放心,科学家设计这些「半机器人」们不是为了让他们满地跑的。将电子设备与人体相连,可以更好地监视肿瘤或替换受损的组织、实现脑机通信等。

但是,这是一个巨大的挑战。因为传统的微电子材料,例如硅,金,不锈钢和铱,在植入人体时会造成创伤,留下疤痕。对于肌肉或大脑组织中的应用,需要传递电信号以使其正常运行,但是疤痕会影响电信号的传递。

生物聚合物涂层,将成为脑机接口的新「胶水」

近日,在美国化学学会发布了他们的最新研究——可用于人机融合的新涂层。

「我们试图将刚性的无机微电极与大脑连接起来,但是大脑是由有机的,充满盐分的物质构成的,」负责这项研究的马丁博士说。

「这种方法运行时总会出问题,因此我们要寻找一种更好的方法。」

特拉华大学的研究人员马丁表示,他们最近开始研究有机电子材料,比如用于非生物的共轭聚合物,并且发现了一种化学性质稳定的材料,可以作为防静电涂层。

经过测试,研究人员发现这种聚合物具有连接硬件和人体组织所必需的性能。这些共轭聚合物具有电活性,但它们也具有离子活性。

反离子给它们所需的电荷,所以当它们运行时,电子和离子都在移动。这种聚合物被称为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或PEDOT,这种聚合物可以将医用植入物的阻抗降低2 - 3个数量级,显著改善其性能,从而提高了患者体内电子设备的信号质量和电池寿命。

马丁已经确定了如何使聚合物安全地涂在表面,在PEDOT上放置不同的官能团。只要在乙烯二氧噻吩(EDOT)单体上加入羧酸、醛或马来酰亚胺取代物,就可以制造多种功能的聚合物。

PEDOT薄膜:随意控制多巴胺,为你制造更多快乐

马来酰亚胺的功能特别强大,可以通过化学取代反应来制造特定功能的聚合物和生物聚合物。

将未取代的单体与马来酰亚胺取代的单体混合,可以得到一种具有多种功能的材料,该研究团队表示,目前可以在这些材料上附着肽、抗体或DNA。

只要说出你最喜欢的生物分子,原则上你就可以制作出含有任何你可能感兴趣的生物功能基团的PEDOT薄膜。

最近,马丁的小组制作了一种PEDOT膜,它附着了一种针对血管内皮生长因子(VEGF)的抗体。血管内皮生长因子刺激血管损伤后的生长,肿瘤劫持这种蛋白质以增加其血液供应。

该团队开发的聚合物可以作为传感器检测VEGF的过表达,从而在疾病发生的早期阶段检测到,只要你大开脑洞就会发现,这种PEDOT膜几乎无所不能。

想象一下,如果将神经递质放在这种聚合物上,就可以帮助治疗大脑或神经系统疾病。到目前为止,该团队已经制造了一种与多巴胺结合的聚合物,以及多巴胺功能化的EDOT单体变体,以后人体对多巴胺的控制可能更容易了,而多巴胺是很多快乐的源泉

马丁说,这些生物合成的聚合物,将来很可能将人工智能与人类大脑结合起来。

如果能够定制这些材料在表面的沉积方式,然后将它们放入活体组织中,那很多生物活动都能被控制,人类将走向人机融合的新纪元

要说人机融合,就不得不说下马斯克的Neuralink。

Neuralink即将把脑机接口植入人体内

前不久,马斯克也宣称Neuralink的脑机接口马上要开始人体测试。

Neuralink成立于2016年,是马斯克的神经技术公司,正在开发旨在直接与人脑交互的植入物。

马斯克称,Neuralink的脑机芯片除了用于解决大脑的疾病外,还可以用于恢复视力、听力和四肢运动。

该脑机接口设备将被直接植入颅骨中,以使电极线能够与大脑的某些区域相接,从而可以与人脑的各个部分进行交互。

马斯克说:「从原则上讲,它可以修复大脑有问题的任何东西」。

这不是马斯克第一次说要实现脑机融合了。

但脑机接口只是马斯克希望Neuralink能实现的一小步。从长远来看,他希望开发一种可以实现人类与AI之间「共生」的设备。

未来,只要植入一片薄膜,就能修复受损的大脑皮层,也可以通过意念让智能音箱播放音乐或控制空调温度,无需再使用遥控器。

PEDOT生物涂层、Neuralink的脑机接口等技术,将引导我们进入这样的未来。

参考链接:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200817104315.htm

https://metro.co.uk/2020/08/18/cyborg-technology-just-took-step-closer-reality-13142896/

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