Исследователи из Крика, Стэнфордского университета и Калифорнийского университета разработали новый метод точной регистрации мозговой активности в масштабе. Техника может привести к появлению новых медицинских устройств для помощи пациентам с ампутированными конечностями, людям с параличом или людям с неврологическими заболеваниями, такими как болезнь двигательных нейронов.
Исследование на мышах, опубликованное в журнале Science Advances , разработало точный и масштабируемый метод для регистрации активности мозга на больших территориях, в том числе на поверхности и в более глубоких областях одновременно.
Используя новейшие технологии в электронике и технике, новое устройство сочетает в себе технологию кремниевых чипов и сверхтонкие микропровода, которые в 15 раз тоньше человеческого волоса . Провода настолько тонкие, что могут быть помещены глубоко в мозг, не нанося значительного ущерба. Наряду со способностью точно контролировать активность мозга, устройство может также использоваться для введения электрических сигналов в точные участки мозга.
«Эта технология обеспечивает основу для многих захватывающих будущих разработок, помимо исследований в области нейробиологии. Она может привести к созданию технологии, которая может передавать сигнал от мозга к машине, например, помогать людям с ампутациями контролировать протезную конечность, пожимать руку или стоять». Он также может быть использован для создания электрических сигналов в мозге, когда нейроны повреждены и не запускаются сами, например, при заболевании двигательных нейронов » , – говорит Андреас Шефер, руководитель группы в лаборатории нейрофизиологии поведения при Крик и профессор нейробиологии в UCL.
Когда устройство подключено к мозгу, электрические сигналы от активных нейронов распространяются по соседним микропроводам на кремниевый чип, где данные обрабатываются и анализируются, показывая, какие участки мозга активны.
Исследователи убедились, что конструкция устройства позволяет легко масштабировать его в зависимости от размера животного: от нескольких сотен проводов для мыши до более 100 000 для крупных млекопитающих. Это ключевая особенность устройства, так как оно означает, что в будущем оно может быть масштабировано для использования с людьми.
Михали Колло, со-ведущий автор постдока в лаборатории нейрофизиологии поведения Крика и старший научный сотрудник UCL, говорит: «Одна из самых больших проблем в записи активности мозга, особенно в более глубоких регионах, заключается в том, как получить провода, называемые электродами. в положении, не вызывая большого повреждения ткани или кровотечения. Наш метод преодолевает это, используя достаточно тонкие электроды.
«Еще одной проблемой является регистрация активности многих нейронов, которые распределены в слоях со сложной формой в трехмерном пространстве. Опять же, наш метод обеспечивает решение, так как провода могут быть легко размещены в любую трехмерную форму».
Технология, описанная в исследовании, также является основой для полностью интегрированной системы компьютерного интерфейса мозга, которая разрабатывается Paradromics, компанией, основанной Мэтью Энглом, одним из авторов этой статьи. Техасская компания работает над созданием платформы для медицинских устройств , которая улучшит жизнь людей с критическими заболеваниями, включая паралич, сенсорные нарушения и лекарственно-устойчивые психоневрологические заболевания.