Инженерами созданы электронные устройства на шелковой основе, повторяющие контуры поверхность головного мозга, подобно шелковому платью, облегающему тело.
Сверхтонкие, способные растягиваться и повторять контуры поверхности электронные устройства, весьма востребованы при создании интерфейсов мозг-компьютер (Brain-Computer Interface — BIC). Подобные интерфейсы уже находят применение в медицине, например, как средство общения с внешним миром для парализованных больных или контроля за вспышками возбуждения в коре головного мозга у больных эпилепсией.
Рис 1. Интерфейс размещен на модели человеческого мозга. Источник:/John Rogers/Nature Materials
Применявшиеся ранее системы BCI на основе кремниевых чипов, могли нанести серьезный ущерб мозговой ткани в процессе имплантации. Но даже если BCI была удачно размещена, могли возникнуть проблемы. Из за большого расстояния между электродами, невозможно было получить картину нервных импульсов высокого пространственного разрешения. Велик был риск иммунной реакции и отторжения имплантантов, кроме того, через короткое время (иногда, менее месяца), контакт между корой и имплантантами ухудшался , и пациентам требовалась повторная операция по удалению имплантантов. Новая система, состоящая из стабильных, часто расположенных электродов, может решить все эти проблемы.
Новый тип мозговых имплантантов был создан в университете Пенсильвании. Статья об исследовании была опубликована 18 апреля в журнале Nature Materials. Устройство изготовлено методом печати на пленке изготовленной из волокон гусеницы Bombyx mori. Столь необычный материал выбран по той причине, что эти волокна не отторгаются организмом и быстро распадаются под действием специального соляного раствора. Толщина электродов всего 2,5 микрона, так что в процессе изготовления и имплантации устройства, необходима какая-то основа для того, чтобы поддерживать электроды. После помещения на нужный участок мозга, шелковая основа растворяется, и на поверхности остается массив электродов, находящихся в надежном контакте с корой головного мозга.
Рис 2. Сеть электродов размещена на донышке пробирки. Источник:/John Rogers/Nature Materials
Испытания на макете человеческого мозга показали, что устройство хорошо повторяет контуры поверхности. Дальнейшее тестирование проводилось на зрительной области коры головного мозга кошки. В течение месяца, устройство уверенно считывало нервные импульсы без признаков отторжения. В следствие улучшения контакта между электродами и поверхностью мозга, система позволила получить сигнал лучшего качества, чем позволяли зафиксировать применявшиеся ранее системы электродов на более жестких подложках.
Направлением дальнейших исследований является создание полностью растворимой имплантируемой электроники, предназначенной для мониторинга и стимулирования роста нервной ткани. Так же актуально создание устройств скатывающихся в рулоны, что позволит имплантировать их мало инвазивными методами (т. е. без больших разрезов).
