Новый имплантат, разработанный учеными из Northwestern University, может доставлять информативные сигналы прямо в мозг с помощью световых импульсов, без использования сенсорных путей.
Ученые представили результаты испытания устройства в журнале Nature Neuroscience.
Эластичный имплантат устанавливается под кожей в верхней части головы, и он активирует группы нейронов в коре мозга с помощью передачи точных световых паттернов через кость.
В экспериментах на мышах ученые проводили активацию группы нейронов глубоко в мозге с помощью световых импульсов. Мыши смогли быстро анализировать паттерны и преобразовать их для выполнения поведенческих задач, без участия зрения, слуха, осязания. Разработанная технология имеет большой потенциал – для управления протезами (конечностей, слуховых или зрительных), проводить модуляцию болевых ощущений, улучшить восстановление после повреждений мозга (травматических или инсульта). Ученые создали систему – интеграция беспроводного модуля управления и гибкой матрицы с крошечными микросветодиодами позволила проводить программирование по мере необходимости. Программируемая матрица содержит до 64 микросветодиодов.
Возможность моментального воздействия на каждый светодиод позволила ученым передавать в мозг структурные последовательности и получать активность аналогичную естественным ощущениям. Таким образом, удалось имитировать естественную активность головного мозга с активацией распределенных корковых сетей.
Разработанный имплантат толщиной меньше кредитки и имеет размер почтовой марки. Кроме того, установка его менее инвазивна, так как его располагают под кожей, а не под костью черепа.
В ходе испытаний имплантат проводил активацию четырех областей мозга животных. Мыши научились быстро определять целевые паттерны.
Ученые смогли показать, что мозг может проводить интерпретацию паттерновой стимуляции, как значимых сигналов, и это позволяет им продолжить исследования. Ученые планируют использовать больше светодиодов и корректировать длину волн, которые позволят проникнуть глубже в мозг.
