脑机接口：展望神经连接器的未来
伊隆·马斯克（Elon Musk）的Neuralink项目可以推动纳米微型连接器技术的创新。连接器越小，它在医学脑机接口应用中的功能就越强大。
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
通常，在此出版物中，我们涵盖与连接器和电缆组装行业相关的主题，以及针对每种可能应用中的电子领域当前挑战的最新技术和最佳解决方案。在本文中，我们将研究脑机接口在一个特定应用中的连接器和电缆的未来-也许是遥遥无期的未来。
工具一直是我们先天功能的扩展，计算机也是如此。联网计算机，就像通过Internet连接的计算机一样，将人类的能力扩展到了另一个层次，数十亿人类的思想能够在彼此之间共享思想和信息。尽管该网络非常有用，但它仍然依靠古老的技术来中介信息流：语言。我们认为这是理所当然的，但这非常麻烦。互联网基础设施的真正瓶颈不是电子化的：它是人类的大脑，神经和眼球，负责解码并理解以互联网发送的语言编码的信息和思想。
如果有一项技术可以绕过语言直接将思想集中在一起？毫不奇怪，正是埃隆·马斯克（Elon Musk）率先真正重视这一想法。在2016年，他启动了Neuralink，该项目旨在在大脑和计算机之间建立这种直接的连接，或者在可能的情况下创建脑机接口。自公司成立以来对公司活动的了解并不多，但是围绕将数字电子设备直接连接到大脑以有效地交换信息的技术挑战进行了一些有趣的讨论。
大脑的电子
Tim Urban 在他的博客Wait But Why中讨论了这些技术挑战详细内容包括对大脑本身的“电子学”的调查。大脑和神经系统由神经元及其轴突和树突形式的大量生物布线组成，这些生物布线在整个大脑和身体中接收和传输电信号。正如Urban所指出的，科学理解这些系统在宏观水平上如何运作良好。大脑本身的内部运作是另一回事，但是令人惊讶的是，弄清楚大脑在神经水平上的电信号传递可能并不是建立Neuralink特定品牌的脑机接口的最困难的部分。相反，最大的挑战将是对硬件本身进行工程设计。要了解为什么会有这样的挑战，我们需要确切了解Neuralink的特定类型的脑机接口将要执行的操作，
脑机接口的状态
实际上，大脑已经与机器直接通信已经有一段时间了。迄今为止，生物假体应用是最普及的脑机接口技术，使用户无需肌肉控制即可直接控制假体驱动。此类别中还包括可以代替听力和视力丧失的设备。1970年代，威廉·多贝（William Dobelle）博士将一种生物相容性实验电极植入患者的视觉皮层中，当刺激该皮层时，患者可以看到“ phosph”或闪光。
自1950年代末以来，用于治疗感音神经性听力损失的人工耳蜗问世。这些设备将声音转换为电信号，直接刺激耳蜗并恢复听力。在近70年的历史中，这种人机界面技术一直在稳步改进。如今，包括Omnetics在内的供应商提供的纳米微型连接器已达到了小规模，可靠性和坚固性的水平，不仅改善了此类现有设备的性能，而且还推动了其他脑机接口技术的发展。Omnetics生产一些可用的最小的微型和纳米微型连接器，但正如我们将看到的，即使它们的微型化规模也可能难以满足像Neuralink这样的项目的需求。
像微型计算机（Omnetics）（右）这样的纳米微型连接器已经在诸如耳蜗植入物（左）的脑机接口中使用。
但是，并非所有的脑机接口都有治疗用途。2002年，英国雷丁大学（University of Reading University）教授凯文·沃威克（Kevin Warwick）植入了名为BrainGate的脑机接口，该接口可使人体外部的电子与他的中枢神经相接。Warwick随后得以通过互联网控制机械臂。沃里克项目的“增强”方面（即增加而不是仅仅替换功能）也是Neuralink的最终目标，但规模更大。
全新的脑机界面
当今可用的能够直接与人脑交互的电极能够以不同的精确度监视或刺激一百到一百个单个神经元之间的任何地方。其他监视和与神经元互动的方法，包括功能性磁共振成像（fMRI）扫描和脑电图（EEG），都不够灵敏或反应不足，无法在单个的单个神经元水平上测量整个大脑的活动。但是，Neuralink的目标是与整个大脑的神经元级接口。
纳米微型连接器是脑机接口开发中的关键组件，并且尺寸不断缩小，功能不断增强，以帮助支持能够直接与人类大约1000亿个神经元接口的脑机接口的开发。脑。
考虑到人脑在不断变化其结构的1000亿个神经元的范围内，建立与每个人的有效脑机接口的工程难题立即变得清晰起来。不正确地与一百个神经元交互，甚至刺激视觉皮层以产生光的感知，与直接与所有1000亿个神经元甚至数万至数十万个神经元交互，这将使有用的大脑之间存在巨大差异机界面应用程序。
Neuralink团队希望电极技术将像摩尔定律一样受摩尔定律的约束，并且将以超过线性的速度加速发展。包括黑石微系统公司在内的公司正在这一领域进行创新，黑石的商业犹他州阵列电极阵列具有灵活的设计，可以将其连接到各种连接器上以用于不同的应用。
Blackrock Microsystems Cereport连接器
例如，Blackrock的Cereport连接器和相关的电缆组件适用于人类的“慢性”使用。
在2019年7月，Neuralink在旧金山的加利福尼亚科学院作了演讲，该公司概述了其技术外观的一些初始阶段。Neuralink开发了一种原型机器人，该机器人能够在不损害大脑血管的情况下将4至6μm宽度的电极“线”插入大脑。尽管这是高度机密的公司的一项重大技术公告，但马斯克承认，此次活动主要是为了招募人才，而面对Neuralink努力的绝大多数技术工程障碍仍未克服。无论Musk
演讲的目的是什么，现在存在的微米级电极技术都宣布
了Neuralink在小型电子产品方面的巨大创新。
查看这项技术可能就像查看1940年代的真空管一样。马斯克每家公司的目的似乎确实是在推动行业改变世界技术的步伐。Neuralink希望在电极和其他脑机接口方面引发类似的创新，但是没人知道该技术的未来会是什么样。无论如何，微米级微型连接器和电缆组件（尤其是柔性医疗电子设备）的持续创新必将成为其中的一部分。
【摘自Bishop杂志，作者：Neil Shurtz , July 30, 2019】
