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哥倫比亞大學擬以矽電子技術革新腦機介面 提交日期: 2017 年 08 月 03 日 10:00 HKT
DIGITIMES 2017-07-26

哥倫比亞大學(Columbia University)研究團隊研究利用矽電子研發新型植入式腦機介面。這種植入裝置具備更多與腦部互動的通道,包括與聽覺皮層和視覺皮層的直接介面。若研發成功,可望對腦機介面帶來革命性改變,而能大幅擴大人工系統支援大腦功能的方式。

根據哥倫比亞大學報導,現今用於刺激大腦,減輕帕金森氏症、癲癇和其他神經變性病症的植入式電極裝置僅有少數電極,結構相當粗糙。而且由於要以侵入式手術植入,加上裝置體積很大,使用這些裝置的患者僅數萬人。

哥倫比亞工程學院生物工程教授Ken Shepard在美國國防部先進計畫研究署(DARPA)提供為期4年的1,580萬美元資金贊助下,正在領導研究團隊開發大腦植入介面裝置,以改變患有神經退化性疾病或有聽障、視障的人的生活。

Shepard表示,此主題最近引起很多民間公司的興趣,包括Neuralink和Kernel這兩家新創公司。該團隊若能成功,此小型裝置可成為大腦的轉換介面,其中包括視覺皮層的直接介面,能讓失去視覺的人以前所未有清晰度區分複雜圖案。

Shepard的研究專案隸屬於DARPA神經工程系統設計(NESD)計畫。NESD則為美國聯邦政府BRAIN計畫的一部分。NESD旨在開發植入式神經介面,提供大腦與數位世界間前所未有的訊號解析度和數據傳輸頻寬。

Shepard團隊成員來自貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)、加州理工學院(California Institute of Technology)、杜克大學(Duke University)、紐約大學(NYU)、西北大學(Northwestern University)和美敦力(Medtronic)等頂尖研究機構。

該團隊致力於實現NESD目標,設計出具有100萬個通道的植入式大腦介面裝置,來記錄和刺激感覺皮層的訊號。此外,還計劃申請監管部門批准,在此為期4年計畫後期進行人體實驗。

Shepard表示,4年時間非常急迫。而實現此目標的唯一方法,是使用在單個CMOS電路上將擁有100多萬個電極的大規模表面記錄陣列製成單一器件的純電子方法。該團隊正在與台積電合作,將其當成晶片代工夥伴。

鑑於所需介面的複雜性和規模,Shepard及其團隊認為,在此有限時間框架內要開發出非侵入式介面,只能基於刺激及記錄腦表面的電極結構來實現。Shepard的方法雖基於當前表面記錄陣列的人體臨床實踐。但NESD計畫要求更大規模,因此需採用與之前截然不同的方法。

Shepard認為唯一實現NESD所要求規模的方法,為利用最先進的CMOS技術及製造能力,並在底層CMOS上整合刺激∕記錄電極。植入的晶片要極度適合腦表面,要夠輕、夠靈活,能隨組織移動。該晶片不會穿透腦組織,而且使用無線供電和數據遙測技術。

http://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&id=0000507622_MF77COTL1OBAD03RU4PXP

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