Сверхплотный зонд для имплантатов в мозг

Бельгийская исследовательская организация Imec, работающая в сфере нано- и цифровых технологий, разработала самый плотный в мире нейронный зонд. Он может использоваться при создании систем класса интерфейс мозг-компьютер и других имплантатов в мозг, необходимых, например, для исследования работы нашей центральной нервной системы для разработки лечения болезни Паркинсона. Сейчас в этой сфере существуют ограничения, связанные с неспособностью создания устройств, которые могут взаимодействовать с большим количеством нейронов, не нанося при этом ущерба самому мозгу. А новый нейронный зонд имеет настолько плотно упакованные электроды, что с помощью такого устройства можно считывать сигналы отдельных нейронов и также по отдельности их стимулировать.

При разработке этого зонда бельгийские специалисты ставили себе цель создания устройства, которое станет революционным с точки зрения уровня детализации, с помощью которого можно будет исследовать кору и более глубокие структуры головного мозга. По словам менеджера проекта в Imec Марлин Велкенхаузен,

Существующие до этого времени зонды были очень ограничены в количестве сигналов, которое они могли одновременно считывать, что существенно ограничивало их использование в качестве основы для исследовательских и терапевтических инструментов. С помощью нового зонда мы смогли показать, что сейчас уже есть возможность создавать мощную электронику, которая сможет взаимодействовать с мозгом на уровне небольших нейронных сетей и даже отдельных нейронов.

Зонд в виде кремниевого чипа имеет биосовместимую иглу, которая имеет толщину всего в 50 мкм и длину 8 мм. Эта игла имеет сотни электродов, выступающих из нее по всей длине, причем каждый из них имеет площадь всего 20х20 мкм. При этом, поскольку невозможно к каждому такому электроду подвести свой проводник, используется система мультиплексирования*, которая создает группы по восемь электродов в каждой, что значительно уменьшает необходимое для работы устройства количество физических соединений.

Эти работы проводились в рамках крупного общеевропейского проекта Neuroseeker, в котором участвуют несколько стран.

* Мультиплексирование - уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью по одному физическому каналу.