Сегодняшние мозговые имплантаты громоздки и обычно могут регистрировать нервную активность только в одном или двух местах. Теперь исследователи показали на мышах, что сеть крошечных «нейрогранул» может использоваться для беспроводной регистрации и стимуляции нейронов в нескольких местах.
Исследователи экспериментируют десятилетиями. мозг-компьютерные интерфейсы (BCI) способен регистрировать и стимулировать группы нейронов. Однако в последние годы растет интерес к их использованию для лечения таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Паркинсона или различных психических расстройств.
Некоторые думают, что вскоре они могут быть имплантированы и здоровым людям, чтобы помочь им контролировать работу мозга и даже улучшить ее. В прошлом году Илон Маск заявил, что имплантаты мозга, созданные его стартапом, Neuralink однажды они будут подобны «Фитбиту 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 кубических миллиметров. Имплантаты могут как регистрировать, так и стимулировать нервную активность. Эти «нейрогранулы» можно объединить для создания сети систем, которыми можно управлять и получать питание по беспроводной сети.
«Одна из самых сложных 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 были монолитными устройствами, немного похожими на маты из игл. Идея нашей команды состоит в том, чтобы разбить этот монолит на крошечные сенсоры, которые можно распределить по коре головного мозга ».
Как работает новый подход
Каждый из крошечных чипов оснащен электродами для приема электрических сигналов от тканей мозга, схемой для усиления сигнала и крошечной катушкой провода, которая отправляет и принимает беспроводные сигналы. Чипы прикреплены к поверхности мозга, а тонкая катушка реле, которая помогает улучшить беспроводную передачу энергии нейрограммам, размещается над областью, где они размещены.
Затем к внешней стороне кожи головы над катушкой реле прикрепляется тонкий пластырь, содержащий другую катушку. 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 можно улучшить, но они смогли собрать спонтанные сигналы мозга и определить, когда мозг стимулировался с помощью обычного имплантата. Они также показали, что могут направлять одну нейрогранулу на стимуляцию нейронной активности, которую они могли 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.
