211service.com
No zīda izgatavotas smadzeņu saskarnes
Ārsti var novietot elektrodu blokus uz smadzeņu virsmas, lai precīzi noteiktu epilepsijas lēkmju avotu; pacienti var izmantot šādus elektrodus, lai kontrolētu datora kursoru. Taču joprojām nav droši atstāt šīs ierīces smadzenēs ilgtermiņā, un tā ir kvalitāte, kas ir jāattīsta, pirms pētnieki var izstrādāt labākas smadzeņu un datora saskarnes.
Zīds uz smadzenēm: Plāni, elastīgi elektrodi, kas uzstādīti uz bioloģiski noārdāma zīda substrāta, varētu nodrošināt labāku smadzeņu un mašīnas saskarni. Ierīce apvij smadzeņu virsmas spraugas, kā parādīts šajā modelī.
Tagad pētnieku grupa veido bioloģiski saderīgu elektroniku uz plāniem, elastīgiem pamatnēm. Grupa cer izveidot neironu saskarnes, kas veic augstākas izšķirtspējas mērījumus nekā pašlaik pieejamie, nekairinot vai neradot smadzeņu audus.
Bioloģiskā savietojamība ir galvenais izaicinājums jaunajām medicīnisko implantu paaudzēm, saka Braiens Lits , neiroloģijas un bioinženierijas profesors Pensilvānijas Universitātes Medicīnas skolā. Viņš saka, ka mēs vēlējāmies izgatavot ierīces, kas ir īpaši plānas un kuras var ievietot smadzenēs caur maziem caurumiem galvaskausā, un izgatavotas no materiāliem, kas ir bioloģiski saderīgi. Lits strādā ar pētniekiem Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign, kuri veido augstas veiktspējas elastīgu elektroniku no silīcija un citiem tradicionāliem materiāliem uz bioloģiski noārdāmu, mehāniski stipru zīda plēvju substrātiem, ko nodrošina Tufts universitātes pētnieki.
Šonedēļ žurnālā Dabas materiāli , komanda ziņo, izmantojot zīda elektrodu ierīci, lai izmērītu elektrisko aktivitāti no smadzeņu virsmas kaķiem. Zīds ir mehāniski izturīgs – tas nozīmē, ka plēves var sarullēt un ievietot caur nelielu caurumu galvaskausā, taču laika gaitā tās var izšķīst nekaitīgās biomolekulās. Kad tas tiek novietots uz smadzeņu audiem un samitrināts ar fizioloģisko šķīdumu, zīda plēve saraujas ap smadzeņu virsmu, ienesot elektrodus līdzi audu grumbās. Parastie virsmas elektrodu bloki nevar sasniegt šīs plaisas, kas veido lielu smadzeņu virsmas laukuma daļu.
Šāda ierīce pilnībā pavērtu jaunas iespējas visās neirozinātnēs un klīniskajos lietojumos, saka Gervins Šalks , pētnieks Vadsvortas centrā Olbanijā, NY, kurš nav saistīts ar zīda elektrodu grupu. Es paredzu, ka visā smadzenēs tiks novietota uz zīda bāzes izgatavota ierīce un iegūts nepārtraukts smadzeņu darbības attēls nedēļām, mēnešiem vai gadiem ar augstu telpisko un laika izšķirtspēju.
Virsmas elektrodu priekšrocība salīdzinājumā ar implantētajiem ir tāda, ka tie nerada rētas, saka Endrjū Švarcs , Pitsburgas universitātes neirobioloģijas profesors. 2008. gadā Švarcs pierādīja, ka pērtiķis ar elektrodu smadzenēs var kontrolēt roku protēzi, lai pabarotu sevi. Šis dizains ir vēl labāks, jo tam ir salīdzinoši mazs elementa izmērs un tas ir elastīgs - tas varētu padarīt šos implantus mazāk traumatiskus, viņš saka. Patiešām būtu jauki, ja jūs varētu pastiprināt signālu netālu no tā, kur to uztverat, lai samazinātu troksni, un multipleksētu signālu, lai samazinātu nepieciešamo vadu skaitu, saka Švarcs.
Zīda elektronikas pētnieki saka, ka tas ir viņu nākamais solis un viens no galvenajiem šīs tehnoloģijas solījumiem. Viņi jau ir demonstrējuši plānus, elastīgus silīcija tranzistoru blokus, kas veidoti uz zīda, un izmēģinājuši tos ar dzīvniekiem, tikai vēl ne smadzenēs. Schwartz saka, ka citas grupas ir atzinušas multipleksēšanas un signāla pastiprināšanas nozīmi, taču ir strādājušas ar stingrām shēmas platēm, kas nav tik bioloģiski saderīgas. Šo aktīvo komponentu pievienošana samazinātu šajos implantos nepieciešamo vadu skaitu, kuriem mūsdienās ir nepieciešams viens vads katram sensoram. Un aktīvās ierīces varētu reaģēt uz smadzeņu darbību, lai nodrošinātu elektriskus stimulus vai atbrīvotu zāles. (Viens no līdzstrādniekiem zīda projektā, Deivids Kaplans Tufta universitātē ir pierādījis, ka mazu dzīvnieku smadzenēs implantētas zīda ierīces var nodrošināt pretepilepsijas zāles.)
Tranzistoru pievienošana elektronikai pašlaik ir dizaina izaicinājums, saka Džons Rodžers, Urbana-Champaign Ilinoisas Universitātes materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors. Elektrodu masīva dizains, ko viņa grupa atklāja par vispiemērotāko smadzeņu audiem, ir siets — cietas loksnes neaptīsies ap smadzeņu audiem tik efektīvi. Un silīcija tranzistoru pievienošana sietam ir grūtāka nekā to darīt uz cietas pamatnes. Tomēr, saka Rodžers, visas galvenās detaļas ir savās vietās, un tās vienkārši ir jāintegrē. Rodžers saka, ka ar turpmāku attīstību un testēšanu, lai pierādītu, ka ierīces ir drošas, mēs ceram, ka tas būs pamats jaunām augstākas kvalitātes smadzeņu un mašīnu saskarnēm.