Интеллектуальная нейропыль позволит ввести сенсоры в глубины мозга

Ключ к разгадке тайн мозга может лежать в более совершенном процессе получения информации в режиме реального времени от кластеров нейронов. Сегодня уже существуют эффективные технологии визуализации, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), которые могут использоваться для взаимодействия с машинами.

Но у аппаратов МРТ есть несколько серьёзных недостатков. В первую очередь – цена. По информации, предоставленной компанией «Медснаб» - поставщиком медицинского оборудования в России, цена аппарата МРТ легко может достигать тридцати и более МИЛЛИОНОВ рублей. При том, что это – весьма сложная техника, к которой требуются дополнительные медицинские товары, а также профессиональное сервисное обслуживание. К тому же аппарат МРТ никак нельзя назвать компактным.

Новая технология, если она окажется жизнеспособной, обещает снизить цену на исследования тайн мозга и сделать их более точными.

Вместо огромного аппарата – миниатюрные имплантируемые датчики

Новая работа исследователей из Университета Калифорнии в Беркли предлагает новый вид имплантируемых датчиков - интеллектуальную пыль, которая может проникать в мозг, записывать данные и общаться с внешним миром.

Пробный проект был создан Донгджином Сио (Dongjin Seo) и его коллегами из Беркли. Они описывают сеть крошечных датчиков, которые могут быть введены в мозг. Каждый датчик обладает размером менее 100 микрометров в поперечнике, поэтому исследователи решили назвать их нейронной пылью.

Интеллектуальные частицы будут содержать стандартные (но чрезвычайно маленькие) КМОП-сенсоры, способные измерять электрическую активность близлежащих нейронов. Вместо того, чтобы конструировать микроскопический аккумулятор, который выйдет из строя через короткий промежуток времени, исследователи использовали поддерживающий сенсор пьезоэлектрический материал, способный генерировать электрические сигналы под воздействием ультразвуковых волн. Этот процесс будет также работать и в обратном направлении, позволяя пыли фокусировать сигнал и передавать его обратно с помощью высокочастотных звуковых волн. Вся конструкция будет покрыта полимером, что сделает её биологически нейтральной.

Ультразвук, вероятно, будет значительно безопаснее, чем электромагнитные волны. Ультразвук передаёт гораздо меньше энергии и сопутствующего тепла окружающим тканям. Сио и его коллеги полагают, что это позволит сохранить нейронные сети в заряженном и подключенном состоянии без нагревания мозга или черепа.

Пациент должен будет обладать тысячами таких устройств, размещённых в мозговой ткани, однако потребуется ещё несколько дополнительных компонентов. Больший субдуральный приёмопередатчик будет посылать ультразвуковые волны датчикам и принимать возвращаемый сигнал. Внутренний приёмопередатчик будет обладать беспроводным подключением к внешнему устройству на голове (опять же, через ультразвук), который содержит обрабатывающее данные аппаратное обеспечение. К этому обеспечению относятся приёмопередатчик на дальние расстояния, устройство хранения данных и аккумулятор. Этот внешний приёмопередатчик можно будет заменить на тысячи микроскопических датчиков в головном мозге.

Фантастика, да и только

Интеллектуальная пыль в основном может действовать как МРТ, функционируя в мозгу на постоянной основе. Это дало бы возможность легко осуществлять мониторинг неврологический деятельности для целей исследований и медицинского контроля. Можно даже будет попытаться создать фантастические пока устройства типа телепатических или приборов для чтения мыслей.

Специалисты также смотрят на эту технологию как на способ создания компьютерно-мозговых интерфейсов. Масштабы взаимодействия могут быть гораздо больше, чем при нынешних рудиментарных методах, с возросшим разрешением данных, предоставляемых тысячами крошечными частицами.

Впрочем, пока всё это выглядит довольно фантастично. Есть ещё некоторые технологические проблемы, которые предстоит решить на пути к созданию подобных устройств. Должны быть созданы более мощные и при этом микроскопические антенны передачи и приёма ультразвуковых волн. Необходимо повысить эффективность трансиверов и пьезоэлектрических материалов, чтобы избежать нагрева тканей мозга. Самое же главное, исследователям необходимо найти безопасный и эффективный способ доставки крошечных датчиков в мозг.

Общенаучные журналы Технические журналы Экономика и управление Государство и право Социальные науки Гуманитарные науки
Печатные научные журналы
Электронные научные журналы
г. Москва,
ул. Орджоникидзе, д. 11, стр. 3
тел.:
8 (495) 236-73-53