Имплант размером с крупинку соли может считывать активность мозга

Исследователи из Корнеллского университета совместно с коллегами создали сверхмаленький нейроимплант, который может поместиться на крупинке соли. Несмотря на размер, устройство способно беспроводным способом передавать данные об активности мозга живого животного более года.

Это достижение, о котором сообщается в журнале Nature Electronics, демонстрирует, что микроэлектронные системы могут работать в невероятно малом масштабе. Это может открыть путь к новым подходам в мониторинге мозга, биоинтегрированных сенсорах и других медицинских и технологических применениях.

Устройство известно как микроскопический оптоэлектронный беспроводной электрод, или MOTE. Его разработкой руководили Алеша Молнар, профессор Школы электротехники и вычислительной техники Корнелла, и Сунву Ли, доцент Наньянского технологического университета. Ли начал работу над этой технологией ранее, будучи постдокторантом в лаборатории Молнара.

MOTE работает с использованием красных и инфракрасных лазерных лучей, которые безопасно проходят через мозговую ткань. Он отправляет данные обратно, испуская крошечные импульсы инфракрасного света, которые кодируют электрические сигналы мозга.

В основе устройства лежит полупроводниковый диод из арсенида алюминия-галлия. Этот компонент улавливает падающий свет для питания системы, а также излучает свет для передачи данных. Имплант также включает малошумящий усилитель и оптический кодер, оба созданные с использованием той же полупроводниковой технологии, что и в обычных микросхемах.

Устройство имеет размеры около 300 микрон в длину и 70 микрон в ширину.

«Насколько нам известно, это самый маленький нейроимплант, который будет измерять электрическую активность в мозге, а затем передавать её по беспроводной связи, — сказал Молнар. — Используя импульсно-позиционную модуляцию для кода — тот же код, что используется, например, в оптической связи для спутников, — мы можем использовать очень, очень мало энергии для связи и при этом успешно передавать данные обратно оптическим способом».

По словам Молнара, материалы, используемые в MOTE, могут позволить исследователям записывать активность мозга во время МРТ-сканирования, что в значительной степени невозможно с текущими имплантами. Технология также может быть адаптирована для других частей тела, включая спинной мозг, и в конечном итоге может быть объединена с будущими инновациями, такими как оптоэлектроника, встроенная в искусственные черепные пластины.

Источники: sciencedaily.com, материалы предоставлены Корнеллским университетом.