英特尔和布朗大学的研究人员着手进行为期两年的使用AI桥接脊髓断裂的项目

2019-10-09 16:33:25

据估计,美国每年发生超过17,500例新的脊髓损伤,这意味着每100万美国人中就有54人经历过一次脊髓损伤。要从这些伤害中恢复出来并非易事。患者在受伤后的头六个月内恢复了大部分功能,但是一年后出现的任何剩余损失很有可能永久消失。(超过30%的脊髓损伤会导致部分或完全瘫痪。)

因此,布朗大学,罗德岛医院,英特尔和微铅医学公司的工程师和神经外科医生致力于在未来两年内设计和构建智能脊柱接口(ISI),他们说该接口将记录脊柱运动和感觉信号束缚神经元并学会使用AI刺激神经元。现在,在美国国防高级研究计划局(DARPA)的630万美元资助下,他们正准备植入电极进行测试,以查看是否可以使切断的神经进行交流。

他们的工作在瑞士和路易斯维尔大学的肯塔基州脊髓损伤研究中心的团队进行了扩展,他们发现脊髓刺激可以帮助恢复损伤后的自愿肌肉控制。它与总部位于美国的感觉运动神经工程中心(CSNE)牵头的计划相吻合,该计划旨在完善算法和硬件,以恢复那些患有脊髓损伤的人的肢体功能。另一个工作-ByAxon 项目是一项由欧洲委员会的Horizo​​n 2020 Future和Emerging Technologies资助的为期四年,由四个国家组成的计划-同样将使植入物原型化,从而在受伤的任一侧重新连接神经。

“我们知道脊椎病变周围的回路通常仍然活跃并起作用,”项目负责人大卫·博顿说,他是布朗工程学院的助理教授,也是大学卡尼脑科学研究所的研究员。“希望是通过双向使用病变两侧的信息,我们可以对脊髓损伤的治疗产生重大影响。这项探索性研究旨在构建工具集(包括硬件,软件和对脊髓的功能性理解的结合),以使这样的系统成为可能。

Borton及其同事计划使用一个实验界面来记录沿损伤部位上方的脊髓向下传播的信号,并在病变下方驱动电刺激,同时使用来自脐带的信息将信号注入病变上方。Borton说,它将比以前的设备更接近自然的信号传导过程,可能有助于(甚至加速)受损神经下方的肢体和肌肉感觉的恢复。

英特尔公司副总裁兼AI产品事业部总经理Naveen Rao表示,人工智能和机器学习工具在解码脊柱记录的信号中将发挥关键作用。英特尔将提供它们,以及必要的AI 加速器硬件,软件和专业知识(除了Micro-Leads将提供的脊髓刺激技术外)。芯片制造商的科学家将与布朗的认知,语言和心理科学副教授托马斯·瑟尔合作,为脊髓的生物系统设计类似物。

“作为博士 我是布朗大学的学生,我研究了如何将大脑与机器作为应用程序进行交互。“现在,在英特尔,我们将人工智能专业知识与布朗大学的前沿医学研究相结合,以帮助解决一个关键的医学问题:在严重的脊柱损伤后如何重新连接大脑和脊柱。”

在接下来的两年中,研究人员团队将招募脊髓损伤的志愿者参加物理疗法,同时将其植入界面长达29天。最初的重点将放在与步行和站立的腿部控制有关的信号,以及与膀胱控制有关的信号(他们指出,后者是脊髓损伤患者的头等大事)。外部PC将在为期两年的项目的第一阶段中对信号进行解码,但该团队希望它将作为即将推出的完全可植入设备的蓝图。

“该项目的新功能是从脊髓本身获取信息,并利用该信息将刺激驱动到脊髓的另一部分,” Borton继续说道。“通过这种方式,我们将尽可能多地利用完整的组织,我们认为这可能会为脊髓刺激的广泛治疗应用(例如膀胱控制)打开大门。

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