Ученые разработали нейронный имплантат с возможностью программирования
Первый нейронный имплантат, который можно программировать и заряжать дистанционно с помощью магнитного поля, представила команда инженеров Университета Райса 19 февраля, сообщает сайт пресс-службы учреждения.
Система была разработана Кайюаном Янгом, доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники с соавторами. Интегральную микросистему разработчики назвали MagNI. MagNI предназначена для случаев, которые требуют программируемой электрической стимуляции нейронов, например, для помощи пациентам с эпилепсией или болезнью Паркинсона.
По мнению авторов проекта, научная разработка позволит встраивать электронные устройства и в спинной мозг для его стимуляции. Батарея имплантата заряжается при помощи магнитного передатчика, который можно прикрепить на ремень. Магнитоэлектрические преобразователи позволяют чипу получать энергию от переменного магнитного поля вне тела.
«Это первая демонстрация того, что можно использовать магнитное поле для зарядки имплантата и для его программирования», — сказал Янг.
«Соединяя магнитоэлектрические преобразователи с технологиями CMOS (технология Complementary Metal-Oxide-Semiconductor — комплементарный металлооксидный полупроводник или КМОП — прим. ИА Красная Весна), мы предоставляем биоэлектронную платформу для различных применений. CMOS является мощным, эффективным и дешевым решением для задач зондирования и обработки сигналов», — заявил разработчик. По его словам, у MagNI есть явные преимущества перед существующими методами стимуляции, включая ультразвук, электромагнитное излучение, индуктивную связь и оптические технологии.
Инженер рассказал, что ткани организма не поглощают магнитные поля, и не нагреваются от их воздействия, в отличие от электромагнитного и оптического излучения или в случае управления имплантатом по индуктивной связи. Поскольку магнитное поле также передает управляющие сигналы, Янг сказал, что MagNI «не нуждается в калибровке и надежен».
Компоненты прототипа устройства располагаются на гибкой полиимидной подложке, состоящей только из трех компонентов: магнитоэлектрической пленки размером 2 на 4 миллиметра, которая преобразует магнитное поле в электрическое поле, чипа CMOS и конденсатора для временного накопления энергии.
Команда успешно проверила долговременную работоспособность чипа, погружая его в растворы, оставляя на воздухе и помещая в желеобразный кусок агара, который имитировал среду живых тканей. Исследователи также успешно проверили свою технологию на гидре обыкновенной (небольшое до 20 мм осьминогоподобное существо, является модельным организмом для лабораторных опытов. Ее организм не подвержен старению). Магнитное воздействие на чип, которым ученые касались гидры вызывал у организма люминесценцию и сокращение жгутиков.
