Китайские ученые создали «Нейрочервя» для мониторинга нервной системы

Китайские ученые разработали «Нейрочервя» (NeuroWorm) — интеллектуальное микроволокно, способное свободно перемещаться внутри организма. Технология была успешно протестирована на лабораторных мышах и может стать прорывом в создании интерфейсов «мозг-компьютер» и лечении хронических заболеваний.

Испытания показали, что волокно шириной около 200 микрометров (примерно как два человеческих волоса) способно отслеживать нейронные электрические сигналы и микродеформации тканей на обширных участках тела или мозга во время движения. В отличие от аналогов, которые остаются статичными, «Нейрочервь» активно перемещается.

Как пояснили исследователи, такое достижение может кардинально изменить подходы к лечению с использованием нейроинтерфейсов или терапии неврологических заболеваний.

В отличие от традиционных методов лечения болезни Паркинсона, требующих имплантации нескольких электродов в разные области мозга, «Нейрочервь» имплантируется один раз и может перемещаться по различным пораженным зонам, отслеживая нейронные электрические сигналы и даже облегчая симптомы с помощью электрической стимуляции

— сказал ведущий ученый проекта Янь Вэй.

Для пациентов с ограниченными возможностями, которым нужны интерфейсы «мозг-компьютер» для помощи в движении, эта технология также полезна. Однократной имплантации этого волокна достаточно для мониторинга нейронных сигналов в широком диапазоне тела

— добавил исследователь из Колледжа материаловедения и инженерии Университета Дунхуа в Шанхае.

Вдохновленные сегментированной структурой дождевых червей, которая обеспечивает распределенное сенсорное и двигательное управление, исследовательская группа под руководством Лю Чжиюаня из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук и Янь Вэя разработала «Нейрочервя».

Это динамичное, мягкое и растяжимое микроволокно служит нейроинтерфейсом, предлагая значительные преимущества перед традиционными статичными устройствами, которые требуют инвазивных процедур для изменения положения

— отметил Янь.

По словам ученых, волокно «Нейрочервь» имеет и другие преимущества. Например, оно оснащено 60 наноуровневыми микросенсорами — в 15 раз больше, чем в традиционных методах. Это позволяет точно отслеживать нейронные электрические и биомеханические сигналы в множественных точках при перемещении внутри тела после имплантации в мышцу или внутри мозга после имплантации в кору головного мозга мышей.

Кроме того, волокно обладает исключительной мягкостью. Долгосрочные эксперименты на мышах показали высокую биосовместимость: микроволокно оставалось в мышцах до 13 месяцев без побочных реакций.

Ключевая инновация заключается в способности волокна перемещаться внутри организма. Используя стратегию открытого магнитного контроля, мы добились первоначального управляемого движения и навигации внутри тканей, позволяя волокну двигаться как дождевой червь в почве и записывать нейронные сигналы по всему пути без необходимости дополнительных операций

— пояснил Янь.

Исследование было опубликовано на сайте журнала Nature в среду, 17 сентября.

Чжу Мэйфан, стратегический советник исследования и директор Государственной ключевой лаборатории передовых волоконных материалов Университета Дунхуа, заявила, что этот прорыв направлен на перевод биоэлектронику от статичной пассивной записи к мобильному интеллектуальному взаимодействию.

Команда надеется сотрудничать с другими учреждениями в прикладной области, чтобы ускорить практическое применение технологии, которое может преобразовать ландшафт клинического использования устройств интерфейса «мозг-компьютер», а также лечения и мониторинга неврологических заболеваний

— сказала она.