Сотни или даже тысячи микрочипов, хаотично снующих по поверхности коры головного мозга. Ученые на своих суперкомпьютерах в режиме реального времени наблюдают за мозговыми нейронами человека…Похоже на какой-то фантастический фильм или один из романов таких фантастов как Айзек Азимов, Роберт Шекли или Нил Стивенсон? Но нет, это все происходит прямо сейчас, в 2021 году.
Ученые из Брауновского университета (Провиденс, США) разработали систему, которая использует десятки кремниевых микрочипов для записи и передачи мозговой активности на компьютер. Технология была названа “нейрозерном” (Neurograin).
Чипы нейрозерен, каждый размером с крупинку соли, предназначены для разбрызгивания по поверхности мозга или по всей его ткани нервных сигналов из большего количества областей для сбора данных об активности мозга. Руководил разработкой новой технологии нейроинженер Арто Нурмикко, выходец из Финляндии. Технология на голову превосходит все остальные решения для подобных задач, основанных на нано имплантатах.
В каждое нейрозерно встроено большое количество наноэлектронных частиц, чтобы, будучи помещенными в нервную ткань, оно могло, с одной стороны, прослушивать активность нейронов, а с другой, передавать ее в виде крошечного сигнала во внешний мир, то есть на исследовательский компьютер.
Используемая в качестве базиса данной технологии система, известная как «интерфейс мозг-компьютер» была достаточно подробно описана в статье, опубликованной 12 августа в журнале Nature Electronics. Если Вы хотите ознакомиться с данной статьёй, но сайт научного журнала по какой-либо причине заблокирован в Вашем регионе, то стоит обратить внимание на виртуальную частную сеть VPN. Используйте лучшие VPN для Android для максировки Вашего IP-адреса и обхода онлайн-цензуры.
Наряду с другими исследователями Брауна, а также сотрудниками из Университета Бейлора, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Qualcomm, Нурмикко начал работать над технологий нейрозерна четыре года назад при финансировании Агентства перспективных исследовательских проектов в области обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency).
До 2021 года исследователи тестировали нейрозерна только на грызунах, но сегодня ученые надеются, что их прототип заложит основу для последующих исследований на людях.
В дополнение к регистрации и мониторингу мозговой активности, нейрозерна также могут стимулировать нейроны крошечными электрическими импульсами, что делает их перспективным способом лечения расстройств мозга, таких как эпилепсия и болезнь Паркинсона, или восстановления функций мозга, утраченных в результате травмы.
Для людей с травмами головного и спинного мозга технология нейрозерна может стать настоящим лекарством, которое поможет восстановить связь мозговых нейронов и нормализовать движение, позволяя им жить более комфортно, мало в чем отличаясь от здоровых людей.
Имеющиеся технологии реабилитации людей с нарушениями мозговой активности не практичны. Большинство из них требуют большого количества настроек и дорогостоящего содержания.
Наиболее используемый сегодня чип для реабилитации мозга, Юта (Utah array), представляет собой массив из 100 кремниевых игл, каждая из которых оснащено электродом на кончике, который вонзается в ткань мозга. Один из таких имплантатов, размером с лицо Авраама Линкольна на пенни США, может регистрировать активность нескольких сотен окружающих нейронов.
Однако все существующие системы мозговых имплантатов игнорирует или частично игнорирует многие функции головного мозга, которые интересуют исследователей. Речь идет, в первую очередь, о памяти, языке и функциями принятия решений, а они основаны на сетях нейронов, широко распределённых по всему мозгу человека.
Возможность записи с нейронов на большой площади, предоставляемая технологией нейрозерна, может обеспечить гораздо более точное управление двигательными функциями и расширить возможности, которые в настоящее время не доступны другим устройствам и имплантатам.
Ученые из Брауновского университета считают, что при диагностике и последующем лечении мозговых нарушений должен учитываться принцип: «когда дело доходит до того, как работает мозг, общая и целостная картина гораздо важнее, чем разрозненные данные из отдельных областей».
Входящие в состав имплантатов датчики также могут привести к потенциальному повреждению мозга, из-за своих габаритов. Современные массивы микро датчиков, даже если они супер крошечные, могут вызвать воспаление и образование рубцов вокруг места имплантации.
Причина заключается в том, что иммунная система может обнаружить мозговой имплантат как инородный объект. Когда организм обнаруживает инородный предмет, например занозу, он пытается либо растворить и уничтожить его, либо инкапсулировать в рубцовую ткань. Нейрозерно же способно органично встроится в ткань мозга, не вызвав ни малейшего подозрения у иммунной системы.
Один из главных недостатков современных имплантированных массивов заключается в том, что они требуют сверления отверстия в голове пациента. Однако команда Брауновского университета планирует полностью избежать инвазивной операции на головном мозге при использовании нейрозерна. Для этого они разрабатывают методику введения нейрозерен с использованием тонких игл, которые будут вдеты в череп с помощью специального устройства, без какого-либо вреда для пациента.
Все
Технологии
Ликбез
Места
HowTo
Стартапы
Новости
Сервисы
Приложения
