Китайские учёные создали подвижный электрод для более совершенных нейроинтерфейсов

Группа китайских учёных разработала новый мягкий и подвижный имплантируемый электрод, который может преодолеть некоторые из самых серьёзных проблем, сдерживающих развитие интерфейсов «мозг-компьютер».

Исследование, проведённое специалистами из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук и Шанхайского университета Дунхуа, недавно было опубликовано в журнале Nature.

Согласно исследованию, большинство нейроимплантов полагаются на жёсткие статические электроды, которые остаются неподвижными после хирургической установки. Эта неподвижность серьёзно ограничивает их производительность — они могут захватывать сигналы только с одного участка, в то время как нейронная и мышечная активность часто смещается во времени и пространстве. В результате важная информация может быть упущена, а общее качество мониторинга постепенно снижается.

Если исследователи или клиницисты хотят скорректировать положение электрода для обнаружения более сильных или релевантных сигналов, обычно требуется дополнительное инвазивное хирургическое вмешательство, что создаёт новые риски и дополнительную нагрузку для пациентов. Эти проблемы ограничивали как адаптивность, так и долгосрочное использование интерфейсов «мозг-компьютер».

Новое устройство, разработанное китайской командой и названное NeuroWorm, представляет собой радикальный сдвиг. Вдохновлённое гибким движением и сегментированным телом дождевого червя, это мягкое нитевидное волокно примерно в два раза шире человеческого волоса. Несмотря на крошечный размер, оно может нести до 60 отдельных датчиков по своей длине.

Ключевым нововведением является его способность двигаться после имплантации. Небольшой магнитный наконечник, прикреплённый к NeuroWorm, позволяет исследователям дистанционно направлять его через мозговую ткань или вдоль мышц с помощью внешних магнитных полей. Это означает, что один имплантат может активно исследовать разные области для поиска лучших сигналов вместо того, чтобы оставаться на одном месте.

В экспериментах команда направляла NeuroWorm через мышцу ноги крысы через очень маленький разрез. Они использовали магниты для его перемещения каждый день в течение недели, и он успешно записывал чёткие и стабильные мышечные сигналы из разных мест. В другом тесте один NeuroWorm, имплантированный крысе на срок более 43 недель, продолжал работать идеально, с минимальным образованием рубцовой ткани по сравнению с традиционными жёсткими устройствами. Команда также направила устройство глубоко в мозг кролика, захватывая высококачественные нейронные сигналы по пути.

Этот прорыв открывает путь к более динамичным и менее инвазивным биоэлектронным интерфейсам

— заявил профессор Лю Чжиюань из Шэньчжэньского института передовых технологий.

Платформа NeuroWorm может привести к более умным, долговечным и эффективным применениям в таких областях, как продвинутые протезы, картирование мозговой активности при эпилепсии и лечение хронических неврологических заболеваний, добавил Лю.