Onderzoeksproject ‘Intranet of Neurons’ wil snelle, draadloze communicatie tussen hersenen en computer mogelijk maken

Imec, onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie, kondigt vandaag aan dat de Europese Onderzoeksraad (ERC) de prestigieuze Consolidator Beurs toegekend heeft aan onderzoeker Yao-Hong Liu voor zijn project Intranet of Neurons (IoN).

Yao-Hong Liu wil met zijn ERC-beurs een oplossing ontwikkelen voor de draadloze overdracht van grote hoeveelheden data tussen de hersenen en computers.

Yao-Hong Liu wil een revolutie teweegbrengen in de ontwikkeling van brein-computerinterfaces, een technologie die het mogelijk maakt om bepaalde hersenfuncties over te nemen of te herstellen zodat patiënten met hersenschade opnieuw bepaalde handelingen kunnen uitvoeren.

Waar vandaag logge, trage communicatiesystemen voorhanden zijn, met slechts beperkte toepassingsmogelijkheden, beoogt dit project een kleine, energie-efficiënte implanteerbare oplossing die over de volledige hersenen signalen van wel 16,000 meetpunten kan communiceren aan een datasnelheid die tot tienduizend keer sneller is dan de bestaande oplossingen, en dat in een systeem van slechts 10 mm2. Yao-Hong Liu heeft 2 miljoen euro ontvangen om dit ambitieuze vijfjarig project waar te maken.

Herstel functies na trauma of een hersenaandoening

Brein-computerinterfaces (BCI's) herstellen gevoels-, bewegings-, en cognitieve functies na trauma of een hersenaandoening. Bij de huidige BCI's blijft dat beperkt tot simpele bewegingen zoals grijpen.

Ze staan nog veraf van de ambitie om verlamde patiënten weer te doen lopen. Om dat mogelijk te maken zouden deze toestellen de signalen van zeker 10,000 neuronen tegelijkertijd moeten kunnen registreren en verwerken.

Maar met de huidige technologie is dat onhaalbaar, want dan zouden meerdere neuroprobes tegelijk geïmplanteerd moeten worden, steeds met bekabeling voor de communicatie tussen de hersenen en de computer.

Er bestaan ook draadloze oplossingen, maar dat zijn grote modules die op de schedel bevestigd moeten worden, met het risico op ongevallen en chirurgische complicaties. Bovendien voldoen de huidige draadloze oplossingen niet aan de vereisten voor datasnelheid (500 Mbps).

Yao-Hong Liu wil deze uitdaging aangaan door een draadloos datatransfernetwerk te ontwikkelen met 16 verspreide knooppunten –goed voor 1,000 meetpunten elk– dat slechts een vermogen van 5 mW verbruikt per knooppunt.

ERC Consolidator Beurs: grenzen van de technologie verleggen

De ERC Consolidator Beurs wordt uitgereikt aan ervaren onderzoekers met een uitstekend trackrecord en een beloftevol project dat de grenzen van de technologie kan verleggen en daarmee een stempel drukt op de toekomstige Europese industrie.

"Deze ERC Consolidator Beurs geeft me de mogelijkheid om disruptief onderzoek te verrichten. In vergelijking met bestaande technologieën zal Intranet of Neurons toelaten om de gegevens van 100 keer meer neuronen te verwerken, en dat verspreid over meerdere hersengebieden.

De technologie zal de datatransfer ook drastisch verbeteren voor bestaande BCI's, waardoor patiënten met een handicap opnieuw verbinding kunnen maken met de buitenwereld", zegt Yao-Hong Liu, principal member of technical staff bij imec Nederland.

"De ERC Consolidator Beurs is een prestigieuze Europese onderzoeksbeurs. We zijn dan ook erg trots op Yao-Hong Liu, die hard gewerkt heeft voor deze erkenning.

Het geeft hem de kans om zijn multidisciplinair onderzoeksteam verder uit te bouwen en om de grenzen van draadloze communicatie naar de hersenen te verleggen.

In het Holst Centre in Eindhoven heeft imec al een mooi trackrecord opgebouwd op vlak van wearables. Dankzij de ERC-beurs zal nu ook het onderzoek naar draadloze hersenimplantaten een stevige boost krijgen.

Dit zal ertoe bijdragen dat mensen met neurale aandoeningen in de toekomst op een 'gewone' manier kunnen deelnemen aan het dagelijks leven, zonder zich 'patiënt' te voelen", zegt Kathleen Philips, algemeen directeur van de imec-site in Eindhoven.