Специалисты Корейского института передовых технологий (KAIST) разработали миниатюрный мозговой имплант, позволяющий контролировать нейроны мозга. Устройство способно заряжаться по беспроводной сети извне, благодаря чему может работать в течение длительного времени без замены батареи.
Имплант изготовлен из сверхмягкого полимерного материала, который не отторгается тканями организма, и оснащен крошечными светодиодами (размером с крупицу соли), расположенными на двух тончайших зондах (толщиной с человеческий волос). По словам специалистов, с помощью световых лучей устройство может без проводов управлять нейронами в глубоких слоях мозга.
Данная разработка является усовершенствованной версией импланта, представленного специалистами в 2019 году. Предыдущая версия устройства могла непрерывно доставлять в мозг несколько лекарств и световую стимуляцию по беспроводной сети с помощью смартфона. Обновленная версия импланта получила полностью имплантируемую мягкую оптоэлектронную систему, которой можно дистанционно и выборочно управлять с помощью смартфона.
Новая технология беспроводной зарядки устраняет ограничения, присутствующие в существующих на сегодняшний день имплантах для мозга. В последнее время беспроводные импланты набирают популярность в качестве альтернативы обычным привязанным имплантам, поскольку помогают минимизировать стресс и воспаление у лабораторных животных во время исследований, что в свою очередь увеличивает срок службы устройств. Однако такие устройства требуют либо периодических операций по замене разряженных батарей, либо специальных громоздких настроек беспроводной сети, которые ограничивают экспериментальные возможности и масштабируемость экспериментов.
Чтобы обеспечить беспроводную зарядку аккумулятора и управление, исследователи разработали крошечную схему, объединяющую беспроводной сборщик энергии со спиральной антенной и энергосберегающим Bluetooth-чипом. Переменное магнитное поле может безвредно проникать через ткани и генерировать электричество внутри устройства для зарядки аккумулятора. Затем Bluetooth- имплант с питанием от батареи доставляет программируемые световые узоры к клеткам мозга с помощью «простого в использовании» приложения для смартфона для управления мозгом в реальном времени.
Контролировать имплант для управления нейронными цепями можно где угодно и когда угодно, что делает его универсальным инструментом для исследования функций мозга.
Тот факт, что управлять поведением животных можно с помощью световой стимуляции мозга, просто манипулируя приложением для смартфона, «очень интересен и будоражит воображение», считают ученые. По мнению исследователей, подобные импланты могут открыть новые возможности для исследований мозга и терапевтического вмешательства для лечения заболеваний мозга и других органов.
