Группа исследователей Корейского института передовых технологий (Республика Корея, KAIST) сконструировала крошечный мозговой имплант, который можно заряжать по беспроводной сети и которым можно управлять дистанционно с помощью смартфона. Устройства контролирует нейронные цепи в течение долгого времени без замены батареи, сообщает пресс-служба KAIST. Подробное описание разработки появилось в журнале Nature Communications.
Имлпант изготовлен из сверхмягких и биосовместимых полимеров, которые хорошо приживаются к тканям. Оснащенный светодиодами микрометрового размера (размером с крупицу соли), установленными на ультратонких датчиках (толщиной с человеческий волос), он может без проводов управлять целевыми нейронами в глубоких слоях мозга с помощью света.
Новая технология беспроводной зарядки устраняет ограничения существующих имплантатов мозга. Когда у более ранних версий беспроводных имплантатов разряжается батарея, необходимо проводить операцию, чтобы заменить аккумулятор. Новый же имплантат заряжается дистанционно.
Чтобы обеспечить беспроводную зарядку аккумулятора и управление, исследователи разработали крошечную схему, которая объединяет беспроводной «комбайн» для сбора энергии со спиральной антенной и чипом Bluetooth с низким энергопотреблением. Переменное магнитное поле может безопасно проникать через ткани и генерировать электричество внутри устройства для зарядки аккумулятора. Затем имплант через Bluetooth доставляет программируемые образцы света в клетки мозга. А управлять этим процессом можно с помощью мобильного приложения.
«Это устройство можно использовать в любом месте и в любое время, чтобы управлять нейронными цепями, что делает его очень универсальным инструментом для исследования функций мозга», – отметил ведущий автор исследования Чунг Ён Ким, исследователь из KAIST.
Неврологи успешно протестировали эти имплантаты на крысах. Устройства смогли подавлять поведение, вызванное кокаином, после того, как крысам вводили кокаин. Свет стимулировал работу соответствующих нейронов-мишеней в мозгах животных с помощью светодиодов, управляемых смартфоном. Кроме того, батарею в имплантатах можно было многократно перезаряжать – даже когда крысы свободно двигались, – что помогло не прерывать эксперимент.
Исследователи считают, что технология имплантации мозга может открыть новые возможности для исследований мозга и терапевтического вмешательства для лечения заболеваний мозга и других органов.
[Фото: KAIST]
