Các hạt cảm biến ghi lại các xung điện do tế bào thần kinh tạo ra một cách độc lập và gửi tín hiệu đến trung tâm trung tâm bên ngoài hộp sọ để điều phối và xử lý.
Giáo sư Arto Nurmikko cho biết: “Một trong những thách thức lớn trong lĩnh vực giao diện não-máy tính là cách thức kỹ thuật để thăm dò càng nhiều điểm trong não càng tốt. “Cho đến nay, hầu hết các giao diện não-máy tính đều là các thiết bị nguyên khối, hơi giống như những chiếc giường kim nhỏ. Ý tưởng của nhóm chúng tôi là chia khối nguyên khối đó thành các cảm biến nhỏ có thể được phân phối trên vỏ não".
Dự án kéo dài 4 năm có hai thách thức lớn: thu nhỏ các thiết bị điện tử để phát hiện, khuếch đại và truyền tín hiệu thần kinh thành các chip có kích thước bằng hạt, và phát triển trung tâm truyền thông bên ngoài để nhận tín hiệu từ các hạt và truyền điện cho chúng. Bộ thu cuối cùng là một miếng dán mỏng cỡ ngón tay cái, gắn vào da đầu, sử dụng liên kết xuyên da hai chiều ~ 1GHz để giao tiếp và điều khiển.
Nhà nghiên cứu của Brown, Jihun Lee, cho biết: “Công việc này là một thách thức đa ngành thực sự. Chúng tôi phải tập hợp chuyên môn về điện từ học, truyền thông tần số vô tuyến, thiết kế mạch, chế tạo và khoa học thần kinh để thiết kế và vận hành hệ thống hạt thần kinh”.
Trong thí nghiệm trên loài gặm nhấm, nhóm nghiên cứu đã đặt các hạt lên vỏ não - lớp ngoài cùng của não. Kích thích thần kinh được thử cũng như cảm nhận, được điều khiển bởi cùng một trung tâm bên ngoài.
Mặc dù chỉ có 48 thiết bị được lắp vào bộ não của loài gặm nhấm, các tính toán cho thấy có thể hỗ trợ tới 770 thiết bị bằng cách sử dụng giao thức đa truy cập phân chia thời gian tùy chỉnh. “Cuối cùng, nhóm nghiên cứu hình dung ra quy mô lên đến hàng nghìn hạt thần kinh, điều này sẽ cung cấp một bức tranh hiện không thể đạt được về hoạt động của não”, theo trường đại học Brown ở Rhode Island cho biết.
“Đó là một nỗ lực đầy thử thách, vì hệ thống yêu cầu kết nối và truyền điện không dây đồng thời ở tốc độ mega-bit-per-giây, và điều này phải được thực hiện trong điều kiện hạn chế về nguồn và diện tích silicon cực kỳ chặt chẽ. Nhóm của chúng tôi đã thúc đẩy cho việc cấy ghép thần kinh được phân phối, ”Vincent Leung, một kỹ sư tại Đại học Baylor, đã làm việc cùng trường đại học Brown với Đại học California tại San Diego và Qualcomm cho biết.
Brown’s Nurmikko cho biết: “Hy vọng của chúng tôi là cuối cùng có thể phát triển một hệ thống cung cấp những hiểu biết khoa học mới về não bộ và các liệu pháp mới có thể giúp những người bị ảnh hưởng bởi những chấn thương nghiêm trọng".
Các nhà nghiên cứu coi đây là một bước tiến tới một hệ thống mà theo Đại học Brown, có thể ghi lại các tín hiệu não với độ chi tiết chưa từng có, dẫn đến những hiểu biết sâu sắc về chức năng não và các liệu pháp điều trị cho những người bị chấn thương não hoặc cột sống.