Крошечные нейронные датчики для интерфейса мозг-компьютер

Ученые из американского университета Брауна разработали беспроводные микроимплантаты, которые могут функционировать как сеть нейронных датчиков и стимуляторов в мозге. Исследовательская группа назвала свое творение "нейрозернами", которые предполагается имплантировать в мозг в большом количестве. Находясь внутри, они могут передавать данные на внешний коммуникационный узел в виде патча, прикрепленного к коже головы. Исследователи надеются, что нейрозерна смогут регистрировать мозговую активность большого количества нейронов в мозге, что позволит расширить функциональность при использовании в интерфейсе типа мозг-компьютер.

Данные исследования опубликованы в статье в журнале Nature Electronics.

Интерфейсы мозг-компьютер подают огромные надежды как технологии, меняющие жизнь людей с различными тяжелыми заболеваниями. Однако эта технология все еще находится в зачаточном состоянии, и разработка датчиков, способных эффективно и безопасно отслеживать активность мозга, еще не завершена. Отчасти проблема заключается в сложности мозга, и уловить это с помощью одного датчика или прикрепить достаточное количество датчиков на место довольно сложно. Исследователи обратились к миниатюризации как способу создания множества крошечных датчиков, которые могут одновременно измерять активность мозга в многочисленных местах.

Нейрозерна представляют собой крошечные кремниевые чипы размером с крупинку соли. Добиться такого размера было непросто, потребовалось несколько итераций автоматизированного проектирования. Нейрозерна передают данные на патч размером с большой палец, прикрепленный к черепу, и получают питание от него по беспроводной связи. Патч действует как коммуникационный узел, координируя сигналы от каждого нейрозерна.

Как рассказал Винсент Люн, один из ученых в этом проекте,

Это была сложная задача, поскольку система требует одновременной беспроводной передачи энергии и работы в сети со скоростью мегабит в секунду, и это должно быть выполнено в условиях чрезвычайно жестких ограничений по площади и мощности.

На данный момент исследователи протестировали нейрозерна на грызунах, установив в общей сложности 48 штук на кору головного мозга каждого животного. Они успешно регистрировали нейронные данные. Поразительно, но нейрозерна могут также обеспечивать нейронную стимуляцию, что может пригодиться для изменения или восстановления функций мозга при заболеваниях.