جهاز جامعة نورث وسترن الجديد القائم على تقنية Micro LED يفتح آفاقًا جديدة في علم الأعصاب ويوسع نطاقات التطبيقات غير العرضية.

في الآونة الأخيرة، حقق فريق بحثي من جامعة نورث ويسترن طفرة جديدة في مجال علم الأعصاب، مع نشر النتائج التي توصلوا إليها في المجلة الأكاديمية Nature Neuroscience. لقد طوروا جهازًا صغيرًا ومرنًا يعتمد على تقنية مجموعة Micro LED التي يمكنها تجاوز المسارات الحسية الطبيعية للجسم وإرسال إشارات مباشرة إلى الدماغ. على عكس واجهات الدماغ والحاسوب التقليدية، فإن هذا الجهاز بحجم الطوابع - المدمج مع 64 مصباح LED صغير - لا يحتاج إلى زرعه عميقًا في أنسجة المخ؛ بدلا من ذلك، يتم وضعه تحت فروة الرأس وفوق الجمجمة. بطريقة غير جراحية، يصدر نبضات ضوئية دقيقة تخترق العظام لتنشيط مجموعات عصبية محددة في القشرة الدماغية. من خلال التحكم في شدة وتكرار وتوقيت كل LED، يمكن للباحثين توليد ما يقرب من عدد لا يحصى من أنماط التحفيز لمحاكاة نشاط الشبكة العصبية الموزعة للقشرة الدماغية خلال تجارب حسية حقيقية، بدلاً من مجرد تنشيط الخلايا العصبية المحلية. في التجارب التي أجريت على الفئران المعدلة وراثيا والحساسة للضوء، تعلمت القوارض بسرعة تفسير هذه الإشارات الضوئية على أنها تعليمات ذات معنى واتخاذ القرارات وفقا لذلك، واستكملت بنجاح سلسلة من المهام السلوكية المعقدة دون تدخل اللمس أو الرؤية أو السمع. وذكر فريق البحث أنه من المتوقع أن يتم تطبيق هذه التقنية الجديدة في سيناريوهات طبية مثل ردود الفعل الحسية الاصطناعية، وتنظيم الألم، وإعادة التأهيل العصبي، والأطراف الآلية التي يتحكم فيها الدماغ في المستقبل.

يُنظر إلى Micro LED منذ فترة طويلة على أنها تقنية العرض النهائية من الجيل التالي بعد OLED - المستخدمة في تصنيع أجهزة التلفاز والساعات الذكية وشاشات نظارات الواقع المعزز - وقد أظهرت أيضًا إمكانات تطبيق هائلة في مجالات غير العرض، وذلك بفضل خصائصها بما في ذلك الحجم الصغير جدًا، والتكامل العالي، وسرعة الاستجابة على مستوى النانو ثانية، والاستقرار الممتاز وعمر الخدمة، والأطوال الموجية للضوء القابلة للتعديل، كما يتضح من أحدث الأبحاث التي أجرتها جامعة نورث وسترن. وفي مجال مراقبة الصحة الطبية الحيوية، يقوم المجتمع الأكاديمي العالمي بإجراء مجموعة متنوعة من الدراسات الطبية باستخدام تقنية Micro LED. على سبيل المثال، قام المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) بتطوير رقعة يمكن ارتداؤها تتكون من مصفوفات Micro LED مرنة، والتي تحفز خلايا بصيلات الشعر من خلال إشعاع Micro LED بالضوء الأحمر لتعزيز تجديد الشعر بشكل كبير؛ قام فريق بحث مشترك من جامعة غوتنغن وجامعة فرايبورغ في ألمانيا بتطوير غرسة قوقعة صناعية بصرية تعتمد على تقنية Micro LED - بالمقارنة مع غرسات القوقعة الصناعية التقليدية ذات التحفيز الكهربائي، يمكن للتحفيز الضوئي تنشيط أعصاب سمعية محددة في القوقعة بشكل أكثر دقة، وبالتالي تحسين دقة تردد الصوت للأفراد ضعاف السمع بشكل ملحوظ؛ استخدم الباحثون في كلية البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) في سويسرا غرسات Micro LED مرنة متصلة مباشرة بمواقع إصابة النخاع الشوكي، ومن خلال التحفيز الكهروضوئي الدقيق، تم تنشيط دوائر عصبية محددة لمساعدة الفئران المشلولة على استعادة القدرة على المشي، مما يوفر أفكارًا جديدة لعلاج إصابات النخاع الشوكي لدى البشر. بالإضافة إلى ذلك، قامت جامعة يونسي في كوريا الجنوبية، ومعهد تشانغتشون للبصريات والميكانيكا الدقيقة والفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وجامعة واشنطن بتطبيق تقنية Micro LED في تسريع التئام الجروح، ومراقبة الأدوية في الجسم الحي، ومراقبة الأكسجين في الدم وتدفق الدم، وما إلى ذلك.

في مجال الاتصالات البصرية، يتسارع تطوير Micro LED بسرعة ويُنظر إليه على أنه محور رئيسي لتطبيقاته المستقبلية غير المتعلقة بالعرض. وفقا ل2025 تحليل سوق شاشات LED الصغيرة وتطبيقات عدم العرضتقرير صادر عن TrendForce، مع تزايد الطلب على مراكز البيانات، يتمتع Micro LED، كمصدر ضوئي للتوصيل البيني، بمزايا انخفاض استهلاك الطاقة وكثافة نقل بيانات أعلى واستقرار أفضل لدرجة الحرارة، ومن المتوقع أن يحصل على دعم الموارد لدفع التقدم التكنولوجي وتعزيز الطلب على الرقائق في المستقبل. في الآونة الأخيرة، ذكرت شركة Mersen Technology، وهي مؤسسة اتصال عالية السرعة، أنها متفائلة بشأن تطوير كابلات LED النشطة (ALC) القائمة على Micro LED في مجال مركز البيانات، وقد قدمت عينات للعملاء، وتخطط لإنتاج التقنيات ذات الصلة بكميات كبيرة في عام 2027. في المجتمع الأكاديمي في الداخل والخارج، يتم إجراء بحث مستمر حول قدرات الاتصال البصري لـ Micro LED، مع اتجاهات البحث بما في ذلك استقبال الطاقة الشمسية Li-Fi، وتحديد موضع الإشارة على مستوى السنتيمتر الداخلي، واتصال سرب الطائرات بدون طيار تحت الماء، وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تطبيق تقنية Micro LED في كشف الاستشعار والمجالات الصناعية، مثل التعرف على الوجه بالضوء المنظم ثلاثي الأبعاد، وإضاءة الضوء الهيكلي بالمجهر، والاختبارات الصناعية غير المدمرة، والطباعة الحجرية بدون قناع، ومحركات الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة، وما إلى ذلك.