Сегодняшние мозговые имплантаты громоздки и обычно могут регистрировать нервную активность только из одного или двух мест. Теперь исследователи продемонстрировали на мышах, что сеть крошечных «нейрогранул» можно использовать для беспроводной записи и стимуляции нейронов в нескольких местах.
Исследователи экспериментируют десятилетиями. мозг-компьютерные интерфейсы (BCI) способен записывать и стимулировать группы нейронов. Однако в последние годы растет интерес к их использованию для лечения таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Паркинсона или различные психические расстройства.
Некоторые полагают, что вскоре их можно будет имплантировать и здоровым людям, чтобы помочь им контролировать работу мозга и даже стимулировать ее. В прошлом году Илон Маск заявил, что мозговые имплантаты, созданные его стартапом Neuralink однажды они станут как «Fitbit в черепе». Но сначала, добавляю я, они должны стать более точными и менее навязчивыми.
Большой прогресс
Новое исследование, проведенное командой из Университет Брауна добилась больших успехов в решении последней проблемы, разработав крошечные имплантаты размером менее 0,1 кубического миллиметра. Имплантаты могут как записывать, так и стимулировать нервную активность. Эти «нейрогранулы» можно объединить в сеть растений, которыми можно будет управлять и питать их по беспроводной сети.
«Одна из важнейших задач в области интерфейсов «мозг-компьютер» — найти способы исследовать как можно больше точек мозга», — сказал он. он говорит в пресс-релизе Арто Нурмикко, который руководил исследованием. «До сих пор большинство BCI представляли собой монолитные устройства, немного похожие на маленькие ковры из иголок. Идея нашей команды состоит в том, чтобы разделить этот монолит на крошечные датчики, которые можно будет распределить по коре головного мозга».
Как работает новый подход
Каждый из крошечных чипов оснащен электродами для сбора электрических сигналов от тканей мозга, схемами для усиления сигнала и крошечной катушкой провода, которая отправляет и принимает беспроводные сигналы. Чипы прикрепляются к поверхности мозга, а тонкая релейная катушка, которая помогает улучшить беспроводную передачу энергии к нейрозернам, размещается над областью, где они расположены.
Затем тонкий пластырь, содержащий еще одну катушку, прикрепляется к внешней стороне кожи головы над катушкой реле. Работает как мини-башня для мобильных телефонов, используя специально разработанный сетевой протокол для индивидуального подключения к каждой из нейрогранул. Он также передает беспроводную энергию нейрогранулам, чтобы заставить их работать.
Изучение нейронной активности
В статье в Nature Electronics, команда показала, что они могут имплантировать 48 крошечных чипов в мозг мыши. Затем он использовал их для записи и стимуляции нейронной активности. Хотя обе возможности в конечном итоге будут интегрированы в одно устройство, для целей исследования некоторые нейрогранулы были созданы для записи, а другие - для стимуляции.
Исследователи говорят, что точность записей еще можно улучшить, но им удалось собрать спонтанные сигналы мозга и определить, когда мозг стимулировался с помощью обычного имплантата. Они также продемонстрировали, что могут направить одну нейрогранулу на стимуляцию нейронной активности, которую они смогли обнаружить с помощью обычных записывающих устройств.
Команда заявляет, что их текущая конфигурация может поддерживать до 770 нейрогранул, но они планируют масштабировать систему до тысяч нейрогранул. Это будет возможно при дальнейшей миниатюризации. Дизайн микросхемы должен пройти производственный процесс. на 65 нанометрах, которые сейчас используются на 22 нанометрах.
