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Aug 18, 2023

웨어러블, 가벼움

과학자, 엔지니어는 Tamara Bhandari로부터 중소기업 개발 보조금을 받습니다. 2023년 5월 25일 웨어러블 뇌 이미징 기술은 자연스럽고 현실적인 상황에서 뇌가 어떻게 작동하는지 밝히는 것을 목표로 합니다.

과학자, 엔지니어, 중소기업 발전 보조금 수령

작성자: Tamara Bhandari•2023년 5월 25일

웨어러블 뇌 이미징 기술은 자연스럽고 현실적인 상황에서 뇌가 어떻게 작동하는지 밝히는 것을 목표로 합니다. 워싱턴 대학교 세인트 루이스 교수진(왼쪽부터) Joseph P. Culver 박사(프로토타입 이미징 장치를 들고 있음), Jason Trobaugh 박사, Ed Richter 및 Adam Eggebrecht 박사(사진 없음)가 NIH로부터 보조금을 받아 LED 조명을 사용하여 뇌 활동을 측정하는 뇌 영상 캡을 개발하고 상용화합니다.

사람들의 머릿속에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아내려면 일반적으로 거대하고 값비싼 장비가 필요하며, 좁은 금속 튜브 안에 누워서 반복적인 작업을 수행하는 데 몇 시간을 할애할 의지가 있는 자원봉사자가 필요합니다. 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 연구원들은 대안을 연구하고 있습니다. 그들은 빛의 힘을 이용하여 두뇌 활동의 고해상도 이미지를 생성하는 정상적으로 이동하면서 착용할 수 있는 모자를 개발하고 있습니다. 이 프로젝트는 국립보건원(NIH)의 중소기업 기술 이전 보조금으로 지원됩니다.

"기능적 자기공명영상(fMRI)은 뇌 기능을 영상화하는 최고의 표준이지만 fMRI는 소리가 매우 크고 제한적이어서 수행할 수 있는 작업이 제한됩니다."라고 셔우드 무어 방사선과 교수인 Joseph P. Culver 박사는 말했습니다. 의과대학의 Mallinckrodt 방사선학 연구소(MIR)이자 이 기술의 주요 발명가입니다. "웨어러블 뇌 이미징 기술을 통해 뇌 영역이 어떻게 함께 작동하여 특정 작업을 해결하고 자연 조건에서 행동을 제어하는지 연구할 수 있습니다."

Culver는 2005년에 뇌 영상을 촬영하기 위한 최초의 확산 광학 단층 촬영(HD-DOT) 장비를 설계하기 시작했습니다. 이 기술은 머리 외부에서 적외선을 발사하는 LED 소스와 다시 나오는 빛을 측정하는 감지기와 쌍을 이룹니다. 각 소스-검출기 쌍에 의해 수집된 신호에는 국소 뇌 혈류에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 머리 전체에 인터레이스된 고밀도 배열로 많은 광원과 탐지기를 배치함으로써 연구자들은 뇌 전체에 걸쳐 뇌 활동의 프록시인 혈액 역학을 매핑할 수 있습니다. 최근 컬버(Culver)와 동료들은 HD-DOT 캡을 사용하여 뇌 신호를 감지한 다음 이를 디코딩하여 사람이 보는 것을 알아낼 수 있음을 시연했습니다.

중소기업 기술 이전 보조금은 중소기업이 연구 기관과 협력하여 학문적 혁신을 시장에 선보일 수 있도록 돕기 위해 고안되었습니다. 이 보조금은 MIR의 방사선과 부교수인 Adam Eggebrecht 박사, McKelvey의 전기 및 시스템 엔지니어링 실무 교수인 Jason Trobaugh, DSc 및 Ed Richter와 함께 Culver가 설립한 Washington University 스타트업인 EsperImage에 수여되었습니다. 공학부. 네 사람은 10년 넘게 HD-DOT 기술을 위해 함께 작업해 왔습니다.

연구자들은 이 모자를 인지 신경과학자들을 위한 연구 도구로 구상하고 있습니다. 그러한 과학자들은 신경 영상 시스템으로 측정된 뇌 활동이 마음의 복잡한 인지 기능과 어떻게 관련되는지 연구합니다. 예를 들어, 과학자들은 그러한 모자를 사용하여 아이들이 보호자와 자유롭게 이야기하고 상호 작용하는 두뇌를 이미지화할 수 있습니다. 이는 뇌의 언어 네트워크가 어떻게 발달하고 정상 또는 비정상적인 언어 습득에 기여하는지에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 될 것입니다.

1세대 HD-DOT 장치의 무게는 수백 파운드에 달합니다. 참가자는 고정된 의자에 앉아 서랍장 크기의 전자 제품 뱅크에 연결된 헤드셋을 착용했습니다. 현재 프로토타입의 무게는 8파운드이며, 배낭 안에 들어가는 전원도 추가됩니다. 목표는 캡을 축구 헬멧 무게와 비슷한 4파운드로 줄이는 것입니다.

작동 설계에는 성인 엄지손가락 크기의 작은 구리색 상자 형태로 광학 센서 288개가 박힌 캡이 필요합니다. 각 광극에는 광원, 검출기 및 함께 작은 컴퓨터로 작동하는 8개의 작은 회로 기판이 포함되어 있습니다. 총 72개의 미니컴퓨터가 캡을 통해 디지털 네트워크에 연결되고, 이들의 집단 데이터는 Wi-Fi를 통해 데이터를 수집, 분석 및 표시하는 중앙 컴퓨터로 전송됩니다.