Les neuroprothèses inspirent à la fois l'étonnement et la peur concernant les possibilités futures plus que tout autre domaine de développement de l'IA. Il y a des gens qui imaginent un avenir post-apocalyptique lorsque les discussions sur les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) font surface: des futurs dans lesquels la vie a imité l'art, et les présages de films de science-fiction tels que i-Robot et Terminator ont été catastrophiques. réalisé.
Réseau micropillar en cuivre imprimé en 3D sur PEDOT: PSS. Crédit d'image: Exaddon
Même dans un scénario d'IA bénin, nous serons laissés pour compte.
Elon Musk
Cependant, les chercheurs de toute entreprise ou institution impliquée dans les BCI / IMC sont heureux de divulguer les détails d'une réalité totalement différente – une réalité opposée au futur cyborg dystopique qui est si souvent décrit par Hollywood.
Simplement définie comme l'association de la neuroscience à l'ingénierie biomédicale, la neuroprothèse implique l'utilisation d'une puissance de calcul externe pour remplacer ou aider la fonctionnalité humaine. Alors que le contrôle neuronal des membres robotiques existe depuis 2008, de nouveaux développements, avec la fusion avancée des composants humains-IA, sont récemment apparus.
Sommaire
Entreprises actives
Pour des entreprises telles que Neuralink de Musk, l'accent est fermement mis sur la garantie d'une utilisation altruiste de la science. Comme Paradromics, Columbia University et d'autres, Neuralink consacre ses ressources et son ambition à améliorer la vie des personnes souffrant de maladies extrêmement débilitantes telles que la maladie d'Alzheimer et de Parkinson, qui sont causées par la détérioration des voies neuronales.
Ces applications BCI utilisent des systèmes informatiques artificiels et de l'énergie pour compenser les réseaux nerveux endommagés et les fonctionnalités cérébrales des patients: très différentes des images hollywoodiennes d'ordinateurs contrôlant la race humaine.
Uniformité et répétabilité des objets: 1600 piliers imprimés sur une grille de 1 mm x 1 mm. Chaque pilier a un diamètre d'environ 1,6 µm. Crédit d'image: Exaddon
Applications
Ces technologies sont conçues pour percevoir et exécuter des fonctions qui ne sont plus possibles par le corps humain. Ceci est réalisé en plaçant un capteur d'électrode sur le cerveau qui est ensuite connecté à des systèmes informatiques externes. De l’Institut Zuckerman de l’Université de Columbia à accorder aux aphasiques le pouvoir de parler, à la prévention des crises chez les patients souffrant d’épilepsie pharmacorésistante (1), ces applications sont révolutionnaires.
Alors que la réalité d'avoir des électrodes implantées dans le cerveau est une préoccupation justifiable, les possibilités que ces dispositifs permettent aux patients ne peuvent être surestimées. Permettre à un quadriplégique de marcher à nouveau au moyen d'un exosquelette contrôlé par la pensée est l'octroi d'une liberté incompréhensible pour la plupart des personnes valides. De même, redonner le pouvoir de la parole à ceux qui souffrent d'aphasie est un cadeau étonnant d'un domaine de la science qui n'en est encore qu'à ses balbutiements. Certains des esprits les plus brillants de la planète se consacrent à l'avancement de ce domaine scientifique profond et nouveau, et ce que l'avenir peut nous réserver est incroyablement passionnant.
Difficultés techniques inhérentes
Cependant, ces miracles modernes ne sont pas simplement une solution plug-and-play. Cette technologie est nécessairement hautement invasive en raison de l'exigence d'un dispositif implanté – une tâche exceptionnellement complexe.
Généralement appelés électrocorticographie (ECoG), ces implants / dispositifs, qui reposent directement sur la surface du cerveau, fournissent des informations de fidélité beaucoup plus élevées que les électrodes situées à l'extérieur. Pourtant, en termes d'attachement, les implants introduisent également des complexités beaucoup plus grandes. L'une des exigences essentielles est la nécessité d'électrodes microscopiques biocompatibles capables de conduire les signaux électriques du cerveau, qui sont suffisamment minuscules pour être laissées indéfiniment in situ. Définie comme «µECoG», l'utilisation d'électrodes microscopiques est une révolution récente qui prend rapidement de l'ampleur.
Lacunes de la technologie existante
La principale lacune de la technologie implantable d’aujourd’hui est peut-être «Inadéquation mécanique entre les matériaux électroniques rigides conventionnels et le corps humain dynamique, doux et curviligne » (2).
Il existe de véritables préoccupations concernant la durabilité et le confort à long terme en raison de la nature rigide des substrats typiques. Ceci est en conjonction avec la nécessité que tous les matériaux utilisés possèdent une conductivité de signal haute fidélité qui, dans les non-métaux, a démontré de réels problèmes.
Les approches actuelles offrent en grande partie des électrodes en or ou en platine, sur une gamme d'options de substrat, telles que le platine, l'or, l'iridium, le polyimide et autres.
L'utilisation de substrats flexibles comprenant des réseaux de micropiliers a été explorée comme des solutions viables, comme par Malliaras et al, (3) qui ont fabriqué des puces PEDOT: PSS contenant des électrodes couvrant une superficie de 10 × 10 µm2, avec une distance de centre à centre de 60 µm. Depuis leur étude, PEDOT a été largement examiné comme un matériau très prometteur compte tenu de sa combinaison à la fois de bonne conductivité et de flexibilité.
Possibilités avec la technologie µAM d'Exaddon
Crédit d'image: Exaddon
La nouvelle technologie µAM d’Exaddon permet l’impression de micropiliers en métal pur à haute conductivité. Avec des diamètres inférieurs à 1 µm rendus possibles, le système d'impression CERES µAM est approprié pour imprimer les structures métalliques micrométriques essentielles pour les électrodes conductrices mécaniquement stables. La résolution nanométrique du système Exaddon produit une précision exceptionnelle pour les plus petites capacités de production de métal possibles en 3D.
Ci-dessus, une matrice de micro-aiguilles imprimée sur PEDOT: PSS en tant qu’exposition d’une solution viable et d’une application de la technologie d’impression CERES d’Exaddon au domaine en plein essor de la neuroprothèse.
Les références
(1) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6914250/
(2) Mehrali M, Bagherifard S, Akbari M, et al. Mélanger l'électronique avec le corps humain: une voie vers un avenir cybernétique. Adv Sci (Weinh). 2018; 5 (10): 1700931. Publié le 1 août 2018. Doi: 10.1002 / advs.201700931
(3) Khodagholy D., Doublet T., Gurfinkel M., Quilichini P., Ismailova E., Leleux P., Herve T., Sanaur S., Bernard C., Malliaras G. G., Adv. Mater. 2011, 23, H268.
Ces informations ont été obtenues, examinées et adaptées à partir de documents fournis par Exaddon.
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