Neuralink

W 2022 roku firma NeuraLink zorganizowała konferencję, na której przedstawiła wiele szczegółów technicznych dotyczących swojej technologii, problemów, postępów, technik i metod działania.

Cała prezentacja trwa około dwóch godzin i składa się z krótkich, 5-7 minutowych wystąpień pracowników odpowiedzialnych za konkretne sekcje. To ogromna ilość materiału, ekstremalnie trudnego i skomplikowanego. Co więcej, przedstawiono także wiele problemów, nad którymi dopiero trwają prace. Dlatego właśnie piszę ten artykuł!

Za moment zajmę się rozkładaniem materiału.

Jednak zanim to odpowiem na najczęśniej zadawane pytanie przez uczniów szkoły średniej, mianowicie:

Pytanie: „Na co mi to potrzebne? Do czego to?”

Odpowiedź: Ta technologia będzie się tylko rozwijać. Nie zatrzymasz tego ani Ty ani ja. Nikt nie zatrzyma rozwoju i postępu. Co za tym idzie jedyne co można zrobić to się dołączyć.

„If you can’t defeat them join them”

 

Przechodząc do rzeczy…

Piszę go, aby usystematyzować wiedzę i być na bieżąco. Aby się do tego zabrać, trzeba rozpisać tego kolosa na mniejsze kawałki. Taka rozpiska wygląda następująco:

 

00:00 – 16:00 Intro – 16 minut – 1

16:00 – 37:00 Elon – 21 minut – 2

37:00 – 42:00 DJ Seo – o Generalized BCI – 5 minut – 3

42:00 – 46:00 Demo działającego robota z DJ Seo – 4 minuty – 4

46:00 – 52:00 Nir Even-Chen – o Neural Decoding – 6 minut – 5

52:00 – 56:00 Bliss Chapman o niezawodności systemu – 4 minuty – 6

56:00 – 100:00 Avinash o wykrywaniu szczytów – 4 minuty – 7

100:00 – 106:00 Matt o ładowarce – 6 minut – 8

106:00 – 112:00 Julian o testowaniu – 6 minut – 9

112:00 – 117:00 Joshua Hess o przyspieszonej żywotności – 5 minut – 10

117:00 – 124:00 Christine Odaba o operacji chirurgicznej – 7 minut – 11

124:00 – 129:00 Alexander Wood-Thomas o możliwości upgrade’ów – 5 minut – 12

129:00 – 134:00 Sam Schmitz o projektowaniu i produkcji igieł – 5 minut – 13

134:00 – 137:00 Lesley Chan o projektowaniu proxy – 4 minuty – 14

137:00 – 142:00 Dan Adams o aplikacjach wizualnych – 5 minut – 15

142:00 – 150:00 Joseph O’Doherty o rdzeniu kręgowym – 8 minut – 16

 

W tym miejscu trzeba ustalić dwa ważne fakty.

1. Ludzi jest sporo jednak każdy jest istotny dlatego muszę dla do nich zrobić listę kontaktów. Niewykluczone, że w przyszłości o każdym zrobię artykuł.
2. Każde zagadnienie o który jest mowa jest kluczowe, dlatego w tym artykule, któy będzie całkiem spory napiszę transkrypcje oraz skrót

Do dziełą!

1.16:00 – 37:00 Elon – 21 minut – 2

Każdy kto czyta ten tekst do tego momentu doskonale wiem kim jest Elon i jakie poglądy prezentuje a w tym teksie wole skupić się na technicznych aspektach jego firmy.

2. 37:00 – 42:00 DJ Seo o Generalized BCI – 5 minut – 3

Lista poruszanych tematów:

• Osobista historia:
  • Przeprowadzka z Korei Południowej w wieku 13 lat.
  • Konieczność nauki nowego języka.
  • Inspiracja sceną z filmu „Matrix”, gdzie Neo uczy się Kung Fu.
• Wizja i misja:
  • Przekonanie o możliwości lepszego przekazywania myśli dzięki technologii.
  • Wiara, że jest to wyzwanie inżynieryjne.
• Technologia i możliwości:
  • Potencjały czynnościowe zapisane w mózgu.
  • Elektrody w odpowiednich miejscach mogą umożliwić różne aplikacje.
• Praca w Neurolink:
  • Podekscytowanie pracą nad ambitną misją.
  • Współpraca z naukowcami i inżynierami.
  • Integracja biologii z technologią.
• Wyzwania techniczne:
  • Stosowanie zasad inżynierii pierwszych zasad do biologii.
  • Trzy osie projektowania produktów: bezpieczeństwo, skalowalność, dostęp do obszarów mózgu.
• Implant N1:
  • Wielkość ćwierćdolarówki.
  • Ponad 1000 kanałów rejestracji i stymulacji.
  • Elastyczne cienkowarstwowe matryce (nitki).
  • W pełni implantowalny, bezprzewodowy, niewidoczny po operacji.
  • Bateria ładowalna bezprzewodowo.
• Robot chirurgiczny R1:
  • Manewrowanie nitkami szerokości kilku czerwonych krwinek.
  • Precyzyjne wprowadzanie nitek do mózgu, unikając naczyń krwionośnych.
  • Pokaz na żywo operacji na modelu mózgu.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule DJ SEO):

Kiedy przeprowadziłem się z Korei Południowej, zastanawiałem się, jak lepiej przekazywać myśli. Oglądając „Matrixa”, postanowiłem pracować nad technologią umożliwiającą komunikację za pomocą elektrod w mózgu. W Neurolink skupiamy się na bezpiecznych, skalowalnych technologiach, które mogą działać w całym mózgu. Nasz implant N1 jest mały, bezprzewodowy i ma ponad 1000 kanałów. Zbudowaliśmy też robota R1, który precyzyjnie wprowadza mikroskopijne nitki do mózgu. Pokażemy dziś na żywo, jak robot wykonuje operację na modelu mózgu

 

46:00 – 52:00 Nir Even-Chen – o Neural Decoding – 6 minut – 5

Lista poruszanych tematów:

• Cel Neuralink: Umożliwienie kontrolowania komputera za pomocą myśli, z szybkością i dokładnością, które przewyższają tradycyjne metody.
• Rejestrowanie aktywności neuronowej: Użycie urządzenia N1 do rejestrowania aktywności z kory ruchowej w celu przewidywania prędkości kursora na podstawie wzorców aktywności mózgu.
• Dekodowanie prędkości kursora: Umożliwienie kontroli kursora wyłącznie za pomocą myśli, bez ruchu joystickiem.
• Zadania interakcyjne: Małpy uczą się różnych zadań komputerowych, takich jak kliknięcia, przeciąganie kursora, pisanie, a także wykonywanie gestów ręką.
• Szybkość i dokładność: Poprawa prędkości i dokładności kontrolowania kursora – osiągnięto niemal dwukrotnie szybszą prędkość.
• Interfejsy myszy i klawiatury: Projektowanie interfejsów do sterowania mózgiem w oparciu o istniejące systemy myszy i klawiatury.
• Wyzwania w interakcji: Zastosowanie sprzężenia zwrotnego (np. zmiana koloru kursora) dla poprawy doświadczeń użytkownika.
• Pisanie przy użyciu myśli: Użycie wirtualnej klawiatury do wpisywania wiadomości z wysoką szybkością i dokładnością.
• Nauka pisania przez małpy: Trening małp do śledzenia cyfr na ekranie w celu dekodowania pisma ręcznego, co zwiększa tempo pisania.
• Skalowalność: Możliwość dekodowania znaków w różnych językach (np. angielski, hebrajski, mandaryński) dzięki zastosowaniu jednej trajektorii ręki.
• Przyszłe wyzwania: Wiele wyzwań związanych z poprawą funkcjonalności i szybkości interfejsów mózg-komputer, które mają działać zawsze i wszędzie.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Nir Even-Chen):

Neuralink dąży do stworzenia technologii, która pozwoli na kontrolowanie komputerów za pomocą myśli, oferując szybszą i bardziej precyzyjną interakcję niż tradycyjne metody. Używając urządzenia N1, rejestrują aktywność neuronową z kory ruchowej i dekodują ją, aby kontrolować kursor. Poprawiono szybkość i dokładność tej kontroli, a także pracuje się nad dostosowaniem interfejsów myszy i klawiatury do sterowania mózgiem. Neuralink rozwija także systemy pisania za pomocą myśli, wykorzystując wirtualną klawiaturę i naukę pisania przez małpy. Celem jest umożliwienie pisania w różnych językach z użyciem jednej trajektorii ręki. Wyzwaniem jest dalsze zwiększenie funkcjonalności i szybkości tych interfejsów, aby działały one niezawodnie w każdych warunkach.

 

52:00 – 56:00 Bliss Chapman o niezawodności systemu – 4 minuty – 6

Lista poruszanych tematów:

• Cel systemu: Umożliwienie osobom z porażeniem kontrolowania komputera w sposób jak najbardziej niezawodny i precyzyjny.

• System Plug and Play: Cały system dekodowania działa od razu, bez konieczności skomplikowanego konfigurowania.

• Testowanie offline: Użycie symulowanego mózgu do testowania kodu, co pozwala na sprawdzenie działania systemu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

• Zmienne sygnały neuronowe: Sygnały neuronowe mogą się zmieniać codziennie, co stanowi wyzwanie w zapewnieniu stabilności systemu.

• Problemy z dekodowaniem: Jeśli dekoder neuronowy jest trenowany na danych z jednego dnia, może to prowadzić do błędów w wynikach w kolejnych dniach z powodu zmiany aktywności neuronowej.

• Działania naprawcze:

• Budowanie modeli na dużych zbiorach danych, które obejmują wiele dni, aby znaleźć stabilne wzorce aktywności.
• Ciągłe próbkowanie aktywności neuronowej i stosowanie najnowszych oszacowań do przetwarzania danych przed ich wprowadzeniem do modelu.

• Redukcja opóźnień: Wprowadzenie technologii „phase lock” w celu synchronizacji przesyłania danych z implantu, co zmniejsza opóźnienia i poprawia przewidywalność ruchu kursora.

• Postępy w stabilności systemu: Znacząca poprawa w stabilności i niezawodności systemu przez ostatni rok, jednak nadal potrzebne są dalsze prace, by system był w pełni Plug and Play.

• Zaproszenie do zespołu: Zachęta do aplikowania do zespołu Neurolinka, jeśli rozwiązywanie trudnych problemów związanych z technologią jest ekscytujące.

 

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Bliss Champman):

Bliss z Neuralink pracuje nad umożliwieniem osobom z porażeniem kontrolowania komputerów. Zespół testuje system, który dekoduje sygnały neuronowe, ale zmienność tych sygnałów każdego dnia utrudnia stabilność. Pracują nad poprawą dokładności, m.in. poprzez analizowanie danych z wielu dni oraz redukcję opóźnień w przesyłaniu danych. Mimo postępów, system wymaga dalszych usprawnień.

 

56:00 – 100:00 Avinash Jois o wykrywaniu szczytów – 4 minuty – 7

Lista poruszanych tematów:

• Zespół ASIC zaprojektował niestandardowe czujniki neuronowe z 1024 kanałami.

• Wyzwania: wydajność, zużycie energii i przestrzeń.

• Problem z energią: Implant musi działać przez pełny dzień bez ładowania.

• Poprzednie podejście: Wysyłanie danych z każdego kanału, co zużywało dużo energii.

• Nowe rozwiązanie: Detekcja wyładowań na chipie zamiast przesyłania wszystkich danych.

• Optymalizacja: Zmniejszenie zużycia energii do 32 miliwatów, podwojenie żywotności baterii.

• Algorytm detekcji wyładowań: Filtracja pasmowa, adaptacyjny próg, wykrywanie kształtu wyładowań.

• Optymalizacja pamięci: Podział stanu kanału na gorący i zimny stan, oszczędność energii.

• Pracujemy nad chipem nowej generacji z 4096 kanałami.

• Ulepszona stymulacja neuronów i większa precyzja.

• Ulepszony proces ładowania implantu, nad którym pracuje inny inżynier

 

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Avinash Jois):

Zespół ASIC zaprojektował implant z 1024 kanałami, który zmniejsza zużycie energii dzięki detekcji wyładowań neuronów na chipie. Zoptymalizowano algorytm wykrywania wyładowań oraz proces dostępu do pamięci, co obniżyło zużycie energii i zwiększyło żywotność baterii. Pracują nad chipem z 4096 kanałami i lepszą stymulacją neuronów.

 

100:00 – 106:00 Matt o ładowarce – 6 minut – 8 (Nie mogę znaleźć jego profilów na mediach społecznościowych)

Lista poruszanych tematów:

 

• Wyzwania ładowania urządzenia wszczepialnego – precyzyjne ustawienie, szeroki zakres objętości ładowania, bezpieczeństwo przy kontakcie z tkanką mózgową.
• Iteracje inżynieryjne systemu ładowania – zmiany w konstrukcji ładowarki (większa cewka, częstotliwość przełączania).
• Przykład użycia ładowarki – przykład zwierzęcia (Pager), które ładuje swoje urządzenie.
• Efekt rozdzielania szczytów cewek – problem z wydajnością przy zbliżeniu cewki do urządzenia.
• Dynamiczne dostrajanie cewek – wprowadzenie do przyszłej ładowarki dla poprawy wydajności.
• Rozwój trzeciej generacji ładowarki – dwukierunkowa komunikacja, lepsza regulacja termiczna, szybsze ładowanie.
•  

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Mattcie jak już się czegoś o nim dowiem):

Urządzenie N1 wykorzystuje bezprzewodowe ładowanie, co stanowi wyzwanie ze względu na precyzyjne ustawienie i bezpieczeństwo przy kontakcie z tkanką mózgową. System ładowania przeszedł kilka iteracji inżynieryjnych, obecnie wykorzystując ładowarkę zdalną cewką, która zwiększyła wydajność ładowania. Opracowano także dynamiczne dostrajanie cewek oraz trzecią generację ładowarki z ulepszonymi funkcjami komunikacji i regulacji termicznej, co skraca czas ładowania.

 

106:00 – 112:00 Julian o testowaniu – 6 minut – 9 (Nie mogę znaleźć jego profilów na mediach społecznościowych)

I tutaj zaczyna się prawdziwa zabawa!

Facet ma ciekawe zadanie. Ma sprawdzać czy wszystko działa tak optymalnie jak działać powinno.

Każdy kto używał jednego telefonu przez lata zdaje sobie sprawę, że nawet lite układy scalone potrafią się zużywać od samego działania. Nie mówiąc już o baterii.

Co więcej oprogramowanie można aktualizować czy nawet wymieniać na nowe. Sprawdzanie tych wszystkich możliwości jest pracą Juliana

 

Lista poruszanych tematów:

• Skalowanie linii produkcyjnej: Implanty są teraz produkowane na większą skalę z rozszerzoną linią testową, obejmującą testy akceptacyjne, testy funkcjonalności komponentów oraz testy przyspieszonej żywotności i modele zwierzęce.

• Zbieranie danych: Dane z implantów są zbierane 24/7, przetwarzane przez chmurowe systemy, a następnie agregowane i udostępniane w procesie projektowania.

• Testowanie oprogramowania wbudowanego: Implanty zawierają mikroprocesory z oprogramowaniem, które są testowane zarówno jednostkowo, jak i w testach w pętli sprzętowej (hilltests).

• Automatyzacja testów: W początkowej fazie używano komponentów dostępnych na rynku do testów, ale systemy były trudne do utrzymania, co spowodowało konieczność stworzenia nowego systemu integrującego wszystkie komponenty na jednej płycie bazowej.

• Testowanie prototypów sprzętowych: Dzięki nowemu systemowi można łatwo testować prototypy sprzętowe, ponownie wykorzystując całą infrastrukturę testową.

• Monitorowanie implantów: Implanty regularnie zbierają dane o stanie zdrowia, takie jak wilgotność, napięcie baterii i inne parametry, które są przesyłane do stacji roboczych bez interwencji użytkownika.

• Monitorowanie impedancji elektrod: Regularne testowanie impedancji elektrod, które jest teraz możliwe w ciągu 20 sekund, w przeciwieństwie do wcześniejszych czterech godzin.

• Testy impedancyjne: Umożliwiają wykrywanie problemów z kanałami, takich jak otwarte lub krótkie połączenia, oraz zapewniają wysoką jakość sygnału.

• Testowanie w warunkach awarii: Przyspieszanie procesu testowania implantu do momentu awarii pozwala na szybkie uzyskanie informacji zwrotnej na temat wydajności i niezawodności implantu.

• Praca z FPGA: Możliwość testowania następnej generacji ASIC-ów na FPGA, co pozwala na dodanie nowej warstwy testowania.

 

Streszczenie:

Julian opisuje rozwój i testowanie implantów neurotechnologicznych. Na początku, proces zbierania danych z implantów był manualny, ale z czasem skalowano linię produkcyjną i zautomatyzowano testowanie, by zapewnić wysoką niezawodność i bezpieczeństwo implantów. Rozbudowano systemy testowe, w tym testy funkcjonalności, testy przyspieszonej żywotności i modele zwierzęce. Dane z implantów są zbierane 24/7, przetwarzane w chmurze i wykorzystywane w procesie projektowania.

Wprowadzono automatyzację testów, tworząc nowy system integrujący komponenty na jednej płycie bazowej, co ułatwia testowanie prototypów. Implanty regularnie monitorują swoje parametry, takie jak wilgotność czy napięcie baterii, a także przeprowadzają testy impedancji elektrod, co pozwala na szybkie wykrywanie problemów. Testy impedancyjne zostały przyspieszone z kilku godzin do 20 sekund. Całość infrastruktury testowej umożliwia szybkie uzyskiwanie informacji o wydajności implantów oraz ich niezawodności.

 

112:00 – 117:00 Joshua Hess o przyspieszonej żywotności – 5 minut – 10

Josh pracuje nad lodówką na neuralinka.

Tak serio to testuje wytrzymałość na czynniki zewnętrzne.

Julian pracuje nad żywotnością softwear’u tak Josh pracuje nad żywotnością hardwear’u i tyle.

 

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Joshua Hess):

• Odpowiedzialność zespołu: Projektowanie systemu implantów, produkcja i testowanie.

• Rozwój wewnętrznego systemu przyspieszonego testowania żywotności: Pozwala na szybkie wykrywanie trybów awarii implantów.

• Zmniejszenie liczby testów na modelach zwierzęcych: System znacznie redukuje konieczność użycia zwierząt do testów.

• Przyspieszenie interakcji chemicznych i dyfuzji: Osiągnięto współczynnik przyspieszenia 4X.

• Monitorowanie wilgotności wewnętrznej implantów: Czułe czujniki wykrywają nawet małe wzrosty wilgotności.

• Prototypowanie systemu: Rozpoczęto w czasie pandemii COVID-19, pierwszy prototyp był prowizoryczny.

• Ewolucja systemu: Iteracja i rozwój do trzeciej generacji systemu z automatycznym ładowaniem i zbieraniem danych.

• Czwarta generacja systemu: Przeprojektowanie systemu, aby był wymienny na gorąco z jednym implantem na naczynie.

• Przyszłe wyzwania: Wprowadzenie mechanicznych naprężeń, mikroruchów i replikacji wzrostu tkanki.

 

Joshua Hess, inżynier w Neuralink, przedstawił system przyspieszonego testowania żywotności implantów, który naśladuje chemię tkanki, przyspiesza interakcje chemiczne i dyfuzję, oraz agresywnie testuje elektronikę implantów. Dzięki temu systemowi uzyskano współczynnik przyspieszenia 4X, co oznacza, że jeden dzień testów odpowiada co najmniej czterem dniom rzeczywistego użytkowania.

System pozwala na zmniejszenie liczby testów na zwierzętach i monitorowanie wilgotności wewnętrznej implantów, wykrywając nawet najmniejsze wzrosty wilgotności. Prototypy systemu ewoluowały od prowizorycznego urządzenia z 2020 roku do trzeciej generacji z automatycznym ładowaniem i zbieraniem danych. Obecnie trwają prace nad czwartą generacją systemu, który będzie bardziej gęsty i odporny, z jednym implantem na naczynie.

Celem jest przechwycenie nawet najrzadszych trybów awarii implantów, testując tysiące implantów. Przyszłe wyzwania obejmują wprowadzenie mechanicznych naprężeń, mikroruchów oraz replikację wzrostu tkanki wokół nici.

 

117:00 – 124:00 Christine Odaba o operacji chirurgicznej – 7 minut – 11

• Procedura chirurgiczna: Aby uzyskać urządzenie N1, należy wykonać kroki takie jak wyznaczenie celu, kraniektomia (usunięcie fragmentu czaszki), usunięcie twardej warstwy opon mózgowych (dura), wprowadzenie nici z elektrodami i umieszczenie implantu pod skórą.
• Robot chirurgiczny: Część procedury, w tym wstawianie nici, jest wykonywana przez robota chirurgicznego (R1), który precyzyjnie umieszcza elektrody. Robot jest bardziej precyzyjny niż ręce neurochirurga.
• Problemy w dostępie do zabiegu: Niski dostęp do wykwalifikowanych neurochirurgów (ok. 10 na milion ludzi) oraz długi czas szkolenia (około dekady) utrudniają powszechną dostępność zabiegu.
• Optymalizacja zabiegu: Praca nad stworzeniem procedury, która pozwoli neurochirurgom nadzorować wiele operacji jednocześnie, co ma zmniejszyć koszt i czas operacji, czyniąc zabieg bardziej dostępnym.
• Ultradźwiękowe narzędzia tnące: Prototypy narzędzi ultradźwiękowych do cięcia kości, które minimalizują uszkodzenia tkanek miękkich. Są one jednak niewystarczające do cięcia w różnych kształtach, dlatego rozważane są inne technologie.
• Piła oscylacyjna: Używana do cięcia kości, minimalizuje hałas, czas cięcia i nagrzewanie. Jednak nie jest wystarczająca do bardziej precyzyjnych cięć.
• Wiertarka CNC: Technologie wiertarki CNC pozwalają na precyzyjne cięcia w różnych kształtach, ale wymagają zastosowania sprzężenia zwrotnego, aby uniknąć uszkodzenia mózgu.
• Bezpieczeństwo: Systemy sprzężenia zwrotnego, takie jak sprzężenie siłowe i impedancja, pomagają zapewnić, że narzędzia nie przekroczą granicy mózgu, co zmniejsza ryzyko uszkodzeń.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Christine Odaba):

Christine, liderka zespołu chirurgii, opisuje procedurę implantacji urządzenia N1, która obejmuje takie kroki jak kraniektomia, usunięcie dura (twardej warstwy opon mózgowych), wprowadzenie elektrod i umieszczenie implantu pod skórą. Część operacji, jak wstawianie nici, wykonuje robot chirurgiczny (R1), który zapewnia większą precyzję niż ręce neurochirurga. Istnieje potrzeba poprawy dostępności tych zabiegów, biorąc pod uwagę małą liczbę neurochirurgów i czasochłonność ich szkolenia. Dlatego zespół pracuje nad systemami, które umożliwią neurochirurgom nadzorowanie wielu operacji jednocześnie. Pracują także nad narzędziami, takimi jak ultradźwiękowe tnące i piły oscylacyjne, które minimalizują uszkodzenia tkanek, oraz wiertarkami CNC do precyzyjnych cięć w kościach, zapewniając bezpieczeństwo i precyzję.

 

124:00 – 129:00 Alexander Wood-Thomas o możliwości upgrade’ów – 5 minut – 12

• Postępy w rozwoju urządzenia – poprawiona wytrzymałość implantu, wydajność baterii, ładowania i Bluetooth.

• Wyzwanie aktualizacji urządzenia – konieczność ułatwienia wymiany urządzenia w sposób równie łatwy jak początkowa instalacja.

• Trudności związane z gojeniem się tkanek – tkanka tworzy warstwę nad urządzeniem, co utrudnia jego usunięcie.

• Anatomia pod skórą – czaszka, dura, pajęczynówka, które tworzą trudności przy instalacji urządzenia.

• Chirurgia bez usuwania powierzchni mózgu – utrzymywanie naturalnej bariery ochronnej organizmu (dura) w celu ułatwienia zabiegu.

• Wyzwania związane z obrazowaniem przez durę – opracowywanie nowych systemów obrazowania za pomocą fluorescencyjnego barwnika, który pozwala na widoczność naczyń pod tkanką.

• Praca nad precyzyjnym wprowadzeniem elektrod – inżynierowanie rozwiązań do obrazowania głębszych struktur tkankowych bez uszkadzania mózgu.

• Inżynierowanie mniej inwazyjnych metod – zmniejszenie ryzyka komplikacji chirurgicznych i poprawienie bezpieczeństwa zabiegu.

• Dalszy rozwój technologii – systemy obrazowania optycznego, które połączone z obrazami przedoperacyjnymi umożliwią precyzyjne wprowadzanie elektrod.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule  Alexander Wood-Thomas ):

Zespół inżynierów pracuje nad poprawą urządzeń medycznych, koncentrując się na ich ulepszaniu, m.in. pod względem wytrzymałości implantu, wydajności baterii oraz poprawy łączności Bluetooth. Ważnym celem jest ułatwienie wymiany urządzenia, aby była tak łatwa jak początkowa instalacja.

Głównym wyzwaniem jest gojenie się tkanek po wprowadzeniu urządzenia – tworzy się warstwa tkanki, która utrudnia usunięcie urządzenia. Inżynierowie opracowali technologię, która pozwala na zachowanie naturalnej bariery ochronnej organizmu, czyli dury, co sprawia, że zabieg jest mniej inwazyjny i bezpieczniejszy.

Trudności stwarza również obrazowanie przez durę, ale zespół pracuje nad nowymi systemami obrazowania, które wykorzystują fluorescencyjne barwniki do widoczności naczyń krwionośnych pod tkanką. Dzięki nowym systemom i połączeniu ich z obrazami przedoperacyjnymi, możliwe będzie precyzyjne wprowadzanie elektrod, minimalizując ryzyko uszkodzenia mózgu.

 

129:00 – 134:00 Sam Schmitz o projektowaniu i produkcji igieł – 5 minut – 13

• Wyjątkowa trudność projektowania igieł – igły muszą przejść przez twardą durę, aby wprowadzić nić do mózgu. Dura ma około 1 mm grubości, co stanowi duże wyzwanie przy igłach o średnicy 40 mikronów.

• Laser femtosekundowy – używany do precyzyjnego cięcia igieł i kaniuli, osiągając precyzję poniżej mikrona.

• Optymalizacja produkcji – wcześniej proces produkcji igieł trwał 22 minuty, teraz zajmuje tylko 6 minut i daje 91% wydajności po kilku minutach szkolenia.

• Innowacje w produkcji – opracowanie workflow, który umożliwia szybkie iterowanie projektów, pozwala na wykonanie wielu poprawek w ciągu jednego dnia.

• Testowanie w odpowiednich warunkach – kluczowe jest przeprowadzenie testów w realistycznych warunkach, aby znaleźć problemy i zoptymalizować procesy.

• Zmniejszenie liczby cząsteczek w powietrzu – przebudowa sali czystej zwiększyła wydajność i przepustowość produkcji.

• Precyzyjne testowanie tkanek – konieczność dopasowania testów laboratoryjnych do właściwości otaczających tkanek w celu poprawy jakości.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Sam Schmitz):

Sam, lider zespołu zajmującego się produkcją i projektowaniem igieł, omawia wyzwania związane z opracowywaniem igieł do wszczepiania nici w ludzkie ciało. Kluczowym problemem jest grubość dury (osłony mózgu) oraz mała średnica igieł (40 mikronów), co utrudnia wprowadzenie nici. Opisuje proces produkcji igieł, w tym zastosowanie lasera femtosekundowego do precyzyjnego cięcia, oraz postępy w optymalizacji produkcji. Podkreśla również, jak ważne jest testowanie w odpowiednich warunkach, aby poprawić skuteczność procedur i uniknąć błędów.

 

134:00 – 137:00 Lesley Chan o projektowaniu proxy – 4 minuty – 14

• Opracowywanie syntetycznych materiałów – Celem jest naśladowanie biologicznego środowiska w ciele, by przyspieszyć testowanie implantów.
• Zmniejszenie zależności od testów na zwierzętach – Rozwijane są alternatywne metody testowania na stole roboczym.
• Wyzwania związane z biologicznym środowiskiem – Implanty muszą radzić sobie z unikalnymi właściwościami różnych warstw anatomicznych oraz zmianami tkanek w czasie.
• Ruchy ciała i ich wpływ – Dodatkowe wyzwanie stanowią ruchy związane z aktywnością sercowo-naczyniową i ruchem głowy.
• Wykorzystanie danych z operacji – Specjalny sprzęt i oprogramowanie umożliwiają zbieranie danych podczas operacji chirurgicznych.
• Postęp w tworzeniu substytutów – Rozwój materiałów takich jak hydrożelowy substytut mózgu, który lepiej naśladuje właściwości ludzkiego mózgu.
• Substytuty przyszłości – Planowane substytuty obejmujące tkankę miękką, mózg, kości, skórę, a także pełne ciała.
• Organoidy mózgu – Badania nad hodowlami organoidów mózgu w laboratorium jako kolejny etap rozwoju technologii.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Lesley Chan):

Leslie prowadzi dział mikroprodukcji i badań, który skupia się na opracowywaniu syntetycznych materiałów naśladujących biologiczne środowisko ciała w celu szybszego testowania implantów i nici. Zamiast korzystać z tradycyjnych testów na zwierzętach, opracowywane są materiały, które umożliwiają badanie biologii na stole roboczym, co pozwala na szybszy postęp. Główne wyzwania obejmują skomplikowaną anatomię ciała, zmiany tkanek oraz ruchy związane z aktywnością sercowo-naczyniową. Opracowywane są nowe materiały, które symulują te warunki, a także rozwijane są techniki zbierania danych podczas operacji, by optymalizować materiały.

 

137:00 – 142:00 Dan Adams o aplikacjach wizualnych – 5 minut – 15

 

• Technologia urządzenia: Urządzenie Neuralink potrafi zarówno rejestrować, jak i stymulować aktywność neuronów w mózgu za pomocą elektrod. Jest to ważne, ponieważ umożliwia obejście uszkodzonego oka i generowanie obrazu bezpośrednio w mózgu.
• Elektrody i ich znaczenie: Duża liczba elektrod w urządzeniu pozwala uzyskać wyższą rozdzielczość obrazu. W przypadku protetyki wzroku jest to kluczowe, ponieważ większa liczba elektrod pozwala na utworzenie bardziej szczegółowego obrazu w mózgu.
• Głęboka implantacja elektrod: Dzięki robotowi Neuralink możliwe jest głębokie wszczepienie elektrod do kory wzrokowej w mózgu, gdzie znajduje się mapa pola widzenia. Kora wzrokowa leży w głębi mózgu w zakręcie kalcarine.
• Receptywne pola neuronów: Każdy neuron w korze wzrokowej odpowiada za małą część pola widzenia. Dane zebrane z elektrod pozwalają na stworzenie mapy tych pól, co pomaga w modelowaniu i symulacji działania urządzenia.
• Testy na małpach: Testy przeprowadzono na małpach, ucząc je śledzenia punktów na ekranie i reagowania na bodźce wizualne. W ten sposób można badać, jak stymulacja elektryczna w określonych miejscach w mózgu wpływa na postrzeganą lokalizację bodźca świetlnego.
• Stymulacja elektryczna a percepcja wzrokowa: Stymulacja określonych miejsc w mózgu powoduje pojawienie się tzw. fosfinów (sztucznych wrażeń wzrokowych), co umożliwia stworzenie prostych obrazów.
• Rozwój technologii: Planowane jest zwiększenie liczby elektrod do 32 000, co pozwoli na uzyskanie bardziej wyraźnych i szczegółowych obrazów. Dzięki tej technologii osoby niewidome będą mogły znów „zobaczyć” świat, korzystając z technologii przywracania wzroku.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Dan Adams):

Neuralink pracuje nad urządzeniem, które umożliwi osobom niewidomym odzyskanie wzroku. Kluczowe jest połączenie zaawansowanej technologii elektrod, które mogą zarówno rejestrować, jak i stymulować mózg, oraz precyzyjna implantacja w odpowiednich częściach mózgu odpowiedzialnych za percepcję wzrokową. W przyszłości, urządzenia z większą liczbą elektrod mogą przywrócić zdolność widzenia osobom, które przez lata żyły w ciemności.

 

142:00 – 150:00 Joseph O’Doherty o rdzeniu kręgowym – 8 minut – 16

• Joey – inżynier lotniczy i lider zespołu Next Gen w Neuralink.
• Uraz rdzenia kręgowego – przerwanie komunikacji między mózgiem a ciałem.
• N1 Link – urządzenie Neuralink umożliwiające kontrolę komputerów i telefonów.
• Stymulacja rdzenia kręgowego – umieszczanie elektrod w rdzeniu kręgowym.
• Neuroanatomia – wyjaśnienie funkcjonowania neuronów ruchowych i synaps w rdzeniu kręgowym.
• R1 Robot – robot Neuralink zdolny do precyzyjnego umieszczania elektrod w rdzeniu kręgowym.
• Eksperymenty na świniach – stymulacja neuronów ruchowych powodująca ruch.
• Rejestracja i dekodowanie sygnałów – przesyłanie sygnałów z mózgu do rdzenia kręgowego.
• Integracja czucia i ruchu – rejestracja odczuć sensorycznych i przesyłanie ich do mózgu.
• Zachęta do dołączenia do zespołu Neuralink – Joey zaprasza zainteresowanych do współpracy.

Skrót(Pełna wypowiedź w artykule Joseph O’Doherty):

Joey, inżynier lotniczy i lider zespołu Next Gen w Neuralink, przedstawił potencjalne zastosowanie urządzenia Neuralink do pomocy osobom z urazami rdzenia kręgowego. Podczas prezentacji omówił, jak urządzenie może nie tylko umożliwić kontrolę komputera czy telefonu, ale również reaktywować ciało. Joey wyjaśnił, jak działa komunikacja między mózgiem a ciałem i jak przerwanie tej komunikacji w wyniku urazu rdzenia kręgowego może być naprawione dzięki technologii Neuralink. Przedstawiono również eksperymenty na świniach, które pokazują, że stymulacja rdzenia kręgowego może przywrócić ruchy. Cały proces zakłada stymulację neuronów ruchowych w rdzeniu kręgowym i przesyłanie sygnałów między mózgiem a rdzeniem kręgowym, co pozwala na przywrócenie ruchu i odczuwania.

 

To tyle.