Beyin-bilgisayar arayüzleri ve iletken biyomalzemeler üzerinde çalışan girişimler

Bir zamanlar bilim kurgu senaryosu olarak görülen beyin-bilgisayar birleşimi, bugün teknoloji dünyasında yatırımcıların, araştırmacıların ve girişimcilerin en sıcak gündem maddelerinden biri.

Bu ilginin arkasındaki en dikkat çekici gelişmelerden biri, biyoteknoloji ile malzeme bilimi arasındaki sınırların giderek silinmesiyle ortaya çıktı. Araştırmacılar, insan beyin hücrelerinden "conductor" yani iletken biyomalzemeler üreterek hem biyomedikal hem de elektronik alanlarda yeni bir çağın kapılarını araladı.

Yeni geliştirilen iletkenlerin potansiyel kullanım alanları arasında beyin-bilgisayar arayüzleri, nöromorfik çipler yani insan beynini taklit eden elektronik donanımlar, giyilebilir biyoentegre cihazlar ve tıbbi implant teknolojileri yer alıyor. Biyolojik iletkenler, yüksek uyumluluk ve esneklikleri sayesinde özellikle sağlık sektöründe çığır açıyor.

İlk araştırmalar 18'inci yüzyılın sonlarına doğru başladı

İnsan sinir sistemiyle elektriksel iletkenlik arasındaki ilişkiyi anlamaya yönelik ilk bilimsel adımlar, 18'inci yüzyıla kadar uzanıyor. 1790’larda Luigi Galvani’nin yaptığı ünlü deneyde, kurbağa bacağının elektrikle kasılması gözlemlendi ve böylece sinir sisteminin elektriksel doğasına dair ilk ipuçları elde edildi.

20. yüzyılın ortalarında Bell Labs'teki araştırmalar, organik bileşiklerin de elektrik iletebileceğini ortaya koyarak biyomalzeme ve malzeme bilimi arasında bir köprü kurdu. Bu alandaki en büyük atılımlardan biri ise 1977 yılında Alan Heeger, Alan MacDiarmid ve Hideki Shirakawa'nın birlikte geliştirdiği iletken polimerler oldu. Poliasetilen gibi materyallerin elektriksel özellikleri nedeniyle bu üçlü, 2000 yılında Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. 2000’li yılların başında, sinir dokusu mühendisliği yeni bir çağın eşiğindeydi.

Polypyrrole (PPy) ve PEDOT gibi iletken polimerlerle yapılan ilk deneyler, laboratuvar ortamında sinir hücrelerinin büyümesini teşvik edebildiklerini ve elektriksel sinyalleri başarıyla iletebildiklerini ortaya koydu. Bu materyaller, kısa sürede sadece akademik çevrelerin değil, medikal cihaz şirketlerinin de ilgisini çekti. 

2005 yılında MIT’den Robert Langer ve arkadaşları, bu iletken polimerlerin canlı dokularla yüksek biyouyumluluk gösterdiğini doğruladı. Ardından 2009’da electrospun nanofiber teknolojisi ile bu polimerlerin daha kompleks yapılarda kullanılmasının önü açıldı. Sonuç: sinir dokularının onarımı artık sadece bir umut değil, tasarlanabilir bir teknoloji haline geldi. 

Ancak asıl sıçrama, 2020 yılında Stanford Üniversitesi’nde yaşandı. Genetik olarak modifiye edilen nöronların kendi iletken polimerlerini sentezleyebildiği gösterildi. Başka bir deyişle, hücrelerin bizzat elektrik ileten biyomalzeme fabrikalarına dönüşmesi artık mümkün. Bu gelişmeler yatırımcıların da dikkatinden kaçmadı.

2021-2024 arasında MIT'de Prof. Polina Anikeeva'nın yürüttüğü projelere, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) ve DARPA toplam 15 milyon dolar fon sağladı. Bu yatırımlar, sinir hücrelerinde elektrik iletimini hızlandırabilecek protein filamentlerinin geliştirilmesine odaklandı. Avrupa'da ise Bologna Üniversitesi ve Max Planck Enstitüsü’nün ortak biyohibrit iletken polimer projesi yüzde 90 biyouyumlu, esnek ve yeniden yapılandırılabilir elektronik materyallerin tasarımı üzerine çalışıyor.

Bu alanın en dikkat çeken bölümü invaziv beyin-çip arayüzleri yani BCI geliştiren girişimler. Bu şirketler, doğrudan beyin dokusuna yerleştirilen cerrahi implantlar geliştiriyor. Bu şirketlerin amaçları, beyin sinyallerini doğrudan okumak veya sinyal göndermek.

BCI geliştiriyor: Neuralink

Elon Musk tarafından kurulan ABD merkezli Neuralink bunlardan biri. 2016 yılında kurulan bir nöroteknoloji şirketi olarak biliniyor. Şirketin temel amacı, insan beyni ile bilgisayarlar arasında doğrudan bağlantı kurabilen beyin-bilgisayar arayüzleri (BCI) geliştirmek.

Bu teknoloji sayesinde, özellikle felçli bireylerin yalnızca düşünce gücüyle bilgisayarları, mobil cihazları ve dijital sistemleri kontrol edebilmesi hedefleniyor. Neuralink’in geliştirdiği sistem, mikroskobik elektrotlarla beyin sinyallerini toplayan ve kablosuz olarak dış cihazlara ileten madeni para büyüklüğünde bir implanttan oluşuyor. Şirketin bu teknolojiyi kullanarak nörolojik hastalıkların tedavisinde çığır açması, görme ve hareket yetisini kaybetmiş bireylere yeni imkanlar sunması bekleniyor.

2023 yılında Neuralink, ABD Gıda ve İlaç Dairesi’nden (FDA) insan deneyleri için onay aldı ve ilk denek olan felçli bir birey, implant sayesinde sadece düşünerek bilgisayar kullanabildi. Şirket, geçen Mayıs ayında 9 milyar dolar değerleme ile 600 milyon dolar yatırım aldı.

Musk'ın rakibi: Precision Neuroscience

Musk'ın şirketine rakip olarak konumlanan Precision Neuroscience, kafatasını açmadan, beyin zarının altına elektrot şeritleri yerleştiriyor. 2021 yılında Benjamin Rapoport, Michael Mager, Demetrios Papageorgiou ve Mark Hettick tarafından kuruldu. ABD merkezli şirket, 2024'ün Mayıs ayında insan beynine en fazla elektrot yerleştirme konusunda önemli bir başarı elde etti. New York’taki Mount Sinai Hastanesi'nde bir ekip, beyninde tümör olan bir hastanın beynine Precision'ın cihazını yerleştirdi. Bu işlem, Precision'ın cihazını bir insan beynine yerleştirdiği 14'üncü ameliyatı idi.

Precision'ın cihazı, beyne zarar vermeden yüzeyine yerleştirilen mikroelektrotlardan oluşuyor. Bu elektrotlar, beynin aktivitelerini yüksek çözünürlükte kaydedebiliyor ve düşünceleri eylemlere dönüştürmeye yardımcı oluyor. Precision'ın cihazı, beyne nüfuz etmeyen ince bir sarı filmden oluşuyor. Bu film, kafatasında açılan küçük bir yarıktan beyne yerleştiriliyor. Elektrotlardan gelen verileri toplayan işlem birimi, kafatası ve kafa derisi arasında duruyor ve gerektiğinde kolayca çıkarılabiliyor. 2023'ün Ocak ayında 41 milyon dolar yatırım aldığını sizlere aktarmıştık.

Ağır felçli insalar için umut ışığı

Bir diğer şirket ise ABD merkezli Synchron. Girişim, 2016 yılında Thomas Oxley ve Nicholas Opie tarafından kuruldu. Ağır felçli insanlara ellerini kullanmadan cihaz kontrolü sağlamak üzerine çalışıyor. Geliştirdikleri teknoloji e-posta göndermek, mesajlaşmak ve diğer dijital görevleri yerine getirmek isteyen felçli kişiler için çığır açacak bir gelişme olarak nitelendiriliyor. Stentrode isimli damar içi implant geliştiriyor. Ameliyat gerekmeden, damar yoluyla beyne ulaşıyor.

FDA onaylı olan şirket, 2022'nin Temmuz ayında, beyin-bilgisayar arayüzü Synchron Switch'i ABD'de bir insan hastanın motor korteksine yerleştirdiğini duyurmasıyla gündeme geldi. Bu durum, Synchron implantının şiddetli felçli hastalarda güvenliğini incelemeyi amaçlayan COMMAND denemesinin bir parçasıydı. Synchron, Elon Musk'ın Neuralink'inin en büyük rakibi olarak biliniyor. Şirket, 3 yıl önce Jeff Bezos ve Bill Gates'ten 75 milyon dolar yatırım aldı. 

350 milyon dolarlık değerlemeye sahip

Öte yandan bir diğer girişim Blackrock Neurotech 2008 yılında Florian Solzbacher ve Marcus Gerhardt tarafından ABD'de kuruldu. Şirket, insan beynine yerleştirilen çok elektrotlu implantlar geliştiriyor. Geliştirdiği sistemler, özellikle felçli bireylerin robotik kolları veya bilgisayarları yalnızca düşünce yoluyla kontrol etmesini sağlamayı amaçlıyor. Şirketin teknolojisi, bugüne kadar 40'tan fazla hasta üzerinde denenmiş ve 30 binin üzerinde hasta-günlük klinik deneyime ulaştı.

FDA onaylı Blackrock, Crunchbase verilerine göre; 2021 yılında Christian Angermayer, Peter Thiel ve Tim Sievers gibi yatırımcıların da katıldığı bir yatırım turunda yaklaşık 10 milyon dolarlık erken aşama yatırım aldı. 2024 yılında ise Tether Evo, şirkete 200 milyon dolarlık büyük bir yatırım yaparak çoğunluk hissesini satın aldı. Bu yatırım, şirketin yaklaşık 350 milyon dolarlık bir değerlemeye ulaşmasını sağladı. 

2025'te ilk insan implantasyonunu gerçekleştirdi

ABD merkezli bir diğer şirket, Paradromics ise 2015 yılında Matt Angle liderliğinde kuruldu. Şirket, yüksek bant genişlikli beyin-bilgisayar arayüzleri üzerine odaklanıyor. 2023'te Paradromics, Prime Movers Lab öncülüğünde 33 milyon dolar değerinde yatırımı aldı. Yatırımcılar arasında Westcott Investment Group, Dolby Family Ventures ve Green Sands Equity bulunuyor. 

2025’te Connexus, Michigan Üniversitesi’nde bir epilepsi ameliyatı sırasında ilk insan implantasyonunu gerçekleştirdi. Cerrahi sürede cihaz başarıyla yerleştirildi, beyin sinyalleri kaydedildi ve 20 dakika içinde tamamen çıkarıldı. Şimdi şirket, 2025'in sonlarında başlayacak ilk uzun dönem klinik denemeleri planlıyor. 

Non-invaziv BCI ve EEG şirketleri, beyne fiziksel müdahale olmadan kafa dışından sinyal okuyan cihazlar geliştiriyor. Bu teknolojiler genellikle stres takibi, odaklanma, meditasyon veya cihaz kontrolü gibi tüketici dostu uygulamalarda kullanılıyor.

Zihinsel durumların haritasını çıkarıyor

Kernel bu şirketlerin başında geliyor. 2016 yılında Bryan Johnson tarafından kurulan şirketin amacı beyin aktivitesini invaziv olmayan yollarla ölçerek zihinsel süreçleri daha iyi anlamak. Bu doğrultuda geliştirdikleri Kernel Flow adlı cihaz, beynin kan akışını ve oksijen seviyesini optik yöntemle ölçen, taşınabilir ve non-invaziv bir beyin izleme sistemi olarak biliniyor. Flow cihazı, fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi teknolojisini kullanarak dikkat, stres, ruh hali gibi zihinsel durumların haritasını çıkarabiliyor.

Kernel, Crunchbase verilerine göre; kuruluş aşamasında kurucusunun kişisel olarak sağladığı yaklaşık 100 milyon dolarlık yatırımla yola çıktı. 2020 yılında General Catalyst ve Khosla Ventures gibi büyük yatırımcıların liderliğinde gerçekleşen C serisi yatırım turunda 53 milyon dolar daha yatırım aldı. 2023 yılında gelen 5.2 milyon dolarlık ek yatırımla birlikte şirketin toplam fonlaması yaklaşık 158 milyon dolara ulaştı. 

Emotiv, Neurable, Neuroelectrics...

Bir diğer girişim Tan Le ve Geoff Mackellar tarafından faaliyete geçen Emotiv. Şirket, beyin dalgalarını ölçen EEG tabanlı kulaklıklar geliştiriyor. Bu cihazlar, stres, odaklanma, duygu durumu ve meditasyon gibi zihinsel durumları ölçerek gerçek zamanlı veri sağlıyor. Ürünleri, hem bireysel kullanıcılar hem de araştırmacılar tarafından kullanılıyor. ABD merkezli şirketin en bilinen cihazları arasında çok kanallı EPOC+ ve daha basit, taşınabilir Insight modeli yer alıyor. Ayrıca bu cihazlarla birlikte çalışan mobil uygulamalar ve analiz yazılımları da sunuyor. Emotiv’in hedefi, beyin verisini herkesin erişebileceği şekilde günlük yaşama taşımak.

Kulaklık biçiminde giyilebilen EEG tabanlı beyin-bilgisayar arayüzleri geliştiren Neurable, 2015 yılında Ramses Alcaide ve Adam Molnar tarafından kurulan şirket, geliştirdikleri teknoloji, kullanıcıların odağını ölçebilen MW75 Neuro gibi cihazlarla, müzik dinlerken aynı cihazla beyin aktivitelerini izlemeyi ve zihinle müzik kontrolünü mümkün kılıyor. 12 sensörlü kulaklıklarda yerleşik EEG sistemleri ve güçlü yapay zeka sayesinde kullanıcıların konsantrasyon düzeyleri gerçek zamanlı olarak değerlendirilebiliyor. 

2024’te Neurable, Ultratech Capital Partners, TRAC, Pace Ventures ve Metaplanet gibi yatırımcılardan 13 milyon dolar yatırım aldı. ABD merkezli şirketin toplam yatırım miktarı 30 milyon dolara ulaştı.

Avrupa'da faaliyet gösteren girişimler arasında Barcelona'da kurulan Neuroelectrics yer alıyor. 2011 yılında Ana Maiques ve Giulio Ruffini tarafından hayata geçirilen şirket, evde kullanım imkanı da sunan, hem EEG cihazı Enobio ve transkraniyal elektrik stimülasyonu uygulayabilen hibrit cihaz seti Starstim’i geliştiriyor Bu teknolojiler, epilepsi, depresyon, Parkinson, Alzheimer, ADHD ve diğer nörolojik durumlar gibi çeşitli klinik uygulamalarda kullanılıyor. Kişiye özel uyarım ve izleme yöntemleri sunarak beyin sağlığını iyileştirmeyi hedefliyor. 2021 yılında ABD merkezli Morningside Ventures’ın liderliğinde yapılan A serisi yatırım turunda 17,5 milyon dolar yatırım aldı.

Bir taraftan sektörün malzeme ve elektrot teknolojisi geliştiricileri doğrudan BCI cihazı üretmese de, o cihazların performansını artıran ilerici malzeme ve bileşenler geliştiriyor. Bu alanda çalışan InBrain, 2019 yılında Carolina Aguilar, Jose Garrido ve Raimon Jané tarafından kuruldu. Beyin sinyallerini ultra yüksek çözünürlükte okuyabilen grafen bazlı implantlar geliştiriyor. 

2024 itibarıyla toplamda 68 milyon dolar yatırım miktarına ulaşarak ve ilk insan denemelerini gerçekleştirdi. İngiltere'deki Salford Royal Hastanesi'nde grafen tabanlı implantı ilk kez bir tümör ameliyatı sırasında insan beynine yerleştirdi. İmplant, sağlıklı beyin dokusu ile tümörlü bölgeyi milimetre altı hassasiyetle ayırt edebildi.

Nöro-AI ve rehabilitasyon uygulamaları

Bu alan beyin verisini analiz etmek, hastaları iyileştirmek veya ilaç geliştirmek için yapay zeka ve nöroteknolojiyi birleştiriyor. Bu alanda oldukça ilgi çeken iki girişim yer alıyor.

İlki hastaları tedavi etmek ve iyileştirmek için dijital değerlendirmeler ve terapötikler sağlayan dijital bir nöroterapötik platform İsviçre merkezli MindMaze. Girişim, sinirsel iyileşmeyi teşvik etmek için tıbbi sınıf sanal gerçeklik ürünleri geliştiriyor. Ayrıca VR, bilgisayar grafikleri, beyin görüntüleme ve sinirbilimi birleştiren sezgisel insan makine arayüzleri oluşturmak için bir platform geliştiriyor. 

MindMaze, hastalara rehabilitasyon uzmanı tarafından reçete edilen kişiselleştirilmiş bir egzersiz rejimini takip etmelerini sağlayan, iyileşme hedeflerini destekleyen ilgi çekici ve motive edici sanal gerçeklik rehabilitasyon programları sağlayan MindMotionPRO hizmetine sahip. Şirketin ayrıca MindMotion Go, MindPod, TOAP Run adlı ürünleri bulunuyor.

2016’da Hinduja Grubu liderliğinde gerçekleşen yatırım turuyla şirket unicorn seviyesine ulaştı. Ardından 2021 ve 2022 yıllarında AlbaCore Capital Group öncülüğünde ve Concord Health Partners, Hambro Perks gibi yatırımcıların katılımıyla toplam 125 milyon ve 105 milyon dolarlık iki yatırım turu gerçekleştirdi.

Diğeri ABD merkezli BioXcel Therapeutics. BioXcel Therapeutics, 2017 yılında  Vimal Mehta tarafından kuruldu. Şirket, yapay zeka destekli platformu EvolverAI ile özellikle psikiyatrik ve nörolojik hastalıklara yönelik yeni ilaçlar geliştiriyor. Bu platform sayesinde, daha önce geliştirilmiş ancak kullanılmayan ilaç molekülleri yeniden değerlendirilerek hızlı ve maliyet etkin tedavi seçenekleri ortaya çıkarılıyor.

Şirketin en bilinen ürünü, şizofreni ve bipolar bozukluk gibi hastalıklarda görülen akut ajitasyonu tedavi eden IGALMI adlı dil altı film formundaki FDA onaylı ilaç. Şirket ayrıca Alzheimer’a bağlı ajitasyon gibi alanlarda da klinik çalışmalar yürütüyor. 2018’de Nasdaq borsasında halka açılan BioXcel Therapeutics, toplamda 186 milyon doları aşkın yatırım aldı. 2025 yılında ise yeni bir Faz 3 klinik çalışma için 14 milyon dolar ek yatırım aldı.

Canlı beyin hücrelerini kullanan sistemler

Bu sektörün diğer alanında konumlanan girişimler organoid ve biyolojik bilgisayar geliştiricileri. Canlı beyin hücrelerini yani organoidler veya nöronlar kullanarak bilgisayar gibi çalışan sistemler geliştiren şirketlerden oluşuyor. Bu sistemler klasik silikon çiplerden farklı olarak biyolojik işlem gücüne dayanıyor.

İsviçre merkezli FinalSpark, bu noktada insan beyin hücrelerinden oluşturulan organoidlerle çalışan biyolojik bilgisayar geliştirdi. Neuroplatform adını verdikleri bu sistem, 16 adet mini beyin organoidinden oluşuyor ve her biri çok elektrotlu diziler (MEA) üzerinde yer alıyor. Bu organoidler hem elektriksel uyarıları alabilir hem de yanıt verebilir şekilde yapılandırıldı. Fred Jordan ve Martin Kutter tarafından 2014 yılında kurulan platform 10 yıl sonra  dünya genelindeki araştırmacıların kullanımına açıldı. Bilimsel çalışmalar için Python API, gerçek zamanlı sinyal işleme sistemleri ve veri analiz altyapıları da sunuyor.

Bir taraftan Cortical Labs, 2019 yılında Avustralya’da Hon Weng Chong liderliğinde kurulan bir biyoteknoloji girişimi olarak tanımlanıyor. Şirket, CL1 (Cortex‑Lab 1) adı verilen prototip biyolojik bilgisayarı geliştirerek laboratuvarda yetiştirilmiş yaklaşık 800 bin insan nöronunu silikon tabanlı bir çipin üzerine entegre etti. CL1, nöronlar ile düşük gecikmeli elektriksel döngüler aracılığıyla etkileşime girerek gerçek zamanlı öğrenme ve adaptasyon yeteneği sunan Sentetik Biyolojik Zeka yani Synthetic Biological Intelligence oluşturuyor. 

Bu sistem, özellikle ilaç geliştirme, hastalık modelleme ve nörobilim araştırmalarında wetware‑as‑a‑service modeliyle kiralama veya satın alma seçenekleriyle kullanılıyor. Cortical Labs, bugüne kadar 11 milyon doları aşkın yatırım aldı. Yatırımcıları arasında Horizons Ventures, Blackbird Ventures, LifeX Ventures, Radar Ventures ve In‑Q‑Tel bulunuyor.

2021 yılında İsrail’de kurulan Itay & Beyond, Shmulik Bezalel, Nisim Perets ve Boaz Goldman tarafından faaliyete geçti. Şirket, idrar hücrelerinden türetilen beyin organoidlerini yani mini beyin dokuları kullanarak, nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tedavisi için ilaç keşfi ve test platformu geliştiriyor. Bu organoidler, multielektrot dizileri üzerine yerleştirilip elektriksel uyarılarla etkileşime girerek, bilgisayar destekli eğitimle fonksiyonel davranış sergileyebilir hale geliyor. Bu sayede, ilaçların beyin fonksiyonu üzerindeki etkileri gerçek zamanlı olarak ölçülüp analiz edilebiliyor.