Крошечные датчики размером с зернышко риса могут стать новым видом медицинских носимых устройств в ближайшем будущем. Разработанное американскими учеными устройство непрерывно отслеживает состояние нейронов в мозге человека и может использоваться для управления бионическими протезами.
Ученые из Калифорнийского университета Беркли разработали прототип беспроводного миниатюрного датчика на основе пьезокристалла, который преобразует ультразвуковые вибрации в энергию. Пьезокристалл отражает поступающие ультразвуковые импульсы, а электронные компоненты устройства собирают эти импульсы воедино и могут беспроводным способом передавать собранные данные.
Ранее ученые использовали радиоволны для работы с нейронными микроимплантами. Однако радиоволны плохо проходят сквозь мягкие ткани, в отличие от ультразвука.
В ходе экспериментов на крысах ученые обнаружили, что нейронные «пылинки» при имплантации в ткани нервов и мышц могут записывать и передавать электрические данные.
Несмотря на крошечные размеры импланта — 3 мм в длину с прикрепленным кубиком в 1 мм — ученые хотят уменьшить размеры устройства до 50 микрон в ширину, т. е. сделать их в два раза тоньше волоса. При таком размере человеческий организм сможет легче адаптироваться к устройству и не будет его отторгать.
Как сообщает Popular Science, исследователи уже приступили к разработке «нейропылинок», которые позволят электрически стимулировать процессы в организме. В частности, они будут использоваться для проведения терапевтической электростимуляции при эпилепсии, а также оценивать эффективность лечения при раковых опухолях. Также устройство может использоваться для управления протезами.
«Наша главная цель — разработать новое поколение интерфейсов мозг-компьютер для клинического использования. Парализованные люди смогут управлять компьютером или собственным роботизированным протезом с помощью встроенного в мозг электрода, который будет работать бесконечно», — отметил Райан Нили, один из участников исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Neuron.
Стоит отметить, что одним из спонсоров проекта выступило DARPA, которое активно занимается исследованиями в сфере интерфейсов мозг-компьютер. В рамках программы RAM агентство разрабатывает импланты в мозг для восстановления памяти у пациентов с травмами мозга.
Также DARPA разработала искусственную руку, которая подключается к устройству, имплантированному в кость владельца. Управление рукой осуществляется за счет импульсов мозга.