Фиксира сигналите, не дразни тъканите и не изисква операция.

Изследователи от университета „Корнел“ са създали невроимплант, който е толкова миниатюрен, че се побира на повърхността на кристалче сол. В същото време той е в състояние да записва безжично мозъчната дейност на живо животно в продължение на повече от година.

Разработката е наречена MOTE – microscale optoelectronic tetherless electrode. Този микрочип открива пътя към дългосрочно наблюдение на нервната активност без необходимост от инвазивни методи и мащабни системи. Проектът е ръководен от професор Альоша Молнар от Факултета по електротехника и компютърно инженерство на Корнел и неговия бивш колега от лабораторията и настоящ преподавател в Нанянския технологичен университет (NTU) Сану Ли.

Устройството е с размери само около 300×70 микрона. То се захранва от безопасно лъчение в червения и близкия инфрачервен диапазон, преминаващо през мозъчната тъкан. Информацията се предава обратно чрез слаби оптични импулси: именно в такива светкавици се криптират невронните сигнали.

Светлинната енергия се преобразува в електричество с помощта на диод на основата на алуминиево-галиев арсенид. Същият елемент се използва за изпращане на данни навън. Освен това структурата на чипа включва нискошумов усилвател и оптичен енкодер – и двата създадени по същите технологии, използвани при производството на стандартни микрочипове.

Според Молнар това е най-компактният имплант, способен да записва електрическата активност на мозъка и да я предава безжично. За постигане на оптимална енергийна ефективност инженерите са използвали импулсно-позиционна модулация – метод за кодиране, широко използван в сателитните оптични комуникационни системи.

Преди да бъде въведено в живи организми, устройството е тествано върху клетъчни култури. След това то е имплантирано в мозъчната кора на лабораторни мишки, отговорна за възприемането на сигналите от мустаците. В продължение на една година устройството стабилно записва както единичните импулси на невроните, така и бавните осцилации на синаптичната активност. В същото време поведението на животните не се е променило – те са запазили нормалната си подвижност и здраве.

Основната задача на разработчиците е била да създадат имплант, който да не дразни тъканите. Както обяснява Молнар, традиционните електроди и влакна често предизвикват възпалителна реакция поради механичното триене: мозъкът леко се измества спрямо имплантирания компонент. MOTE е толкова малък, че почти не нарушава околните структури, като същевременно предоставя данните по-бързо от методите за визуализация и не изисква модифициране на невроните.

Уникалният състав на полупроводниковия пълнеж прави възможно получаването на сигнал дори в условията на ядрено-магнитен резонанс – нещо, което не може да се постигне с конвенционалните импланти. Освен това технологията може да бъде адаптирана за поставяне в областта на гръбначния мозък или за вграждане в черепна костна замяна за непрекъснато наблюдение.

Молнар предлага самата концепция още през 2001 г. Истинската работа обаче започва едва десетилетие по-късно, когато той се присъединява към интердисциплинарната инициатива Cornell Neurotech, която обединява изследователи от различни факултети на университета.