Китайские учёные разработали гибкие мозговые имплантаты типа "мозг-компьютер". Имплантат является гибкой микроэлектродной матрицей, созданной по принципу киригами (разновидность оригами). Для лучшего распознавания нейронной активности, а также чтобы мозг не затягивал электроды вовнутрь, нити электродов матрицы имплантата сделали в виде спиралей. Для переноса матрицы на поверхность мозга, лучшего контакта и снижения силы трения используется специальный гидрогель. Имплантированная матрица может обеспечивать одновременную регистрацию активности более чем 700 кортикальных нейронов и расшифровать сигналы, посылаемые верхним конечностям.
Буквально на днях стало понятно: зачем китайские дети с детского сада начинают играть в оригами. Возможно, детское увлечение этим японским искусством и коригами - разновидностью оригами, где фигурки дорабатываются ножницами, помогла китайским учёным создать мягкий, способный растягиваться мозговой имплантат. Такой тип имплантата упрощает его интегрирование и взаимодействие с мозгом.
Пока Илон Маск экспериментирует с жёсткими чипами своей компании Neuralink, китайские инженеры добились лучших успехов со своим новым интерфейсом "мозг-компьютер" (сокращённо - BCI).
Китайский имплантат огибает всевозможные складки мозга и может принимать даже самые сложные объёмные формы. По сути, такая разработка может произвести настоящую революцию в имплантации BCI.
Идея и реализация.
Идея создания нового BCI пришла из коригами. Принцип простой. Надо взять обычный лист: в данном случае гибкий проводник, разрезать его так, чтобы при растяжении, сложении, скручивании или другой деформации, он оставался не только эластичным, но и принимал нужную трёхмерную форму.
Наилучшей формой для крошечных электродов, вставленных в мозг для считывания нейронных сигналов стали спирали.
Здесь было важно учесть ещё одну особенность мозга: он постоянно двигается в такт сердцебиению и дыханию.
Новый BCI, благодаря своей эластичной основе и спиралям-микроэлектродам, может смещаться, растягиваться, сжиматься или втягиваться. И эти движения никак не влияют на качество сигнала. Основной проблемой, которую могут вызывать такие имплантаты - это воспаление или повреждение тканей. Но на этот случай китайские инженеры предложили ещё одно интересное решение.
В 2024 году первый человеческий имплантат Neuralink практически утратил свою функциональность из-за того, что его буквально "засосало" в мозг.
Мозг, постоянно двигаясь, неизбежно втянет внутрь себя гибкие электроды. Это и стало причиной отказа работы имплантата Neuralink, электроды которого крепились одним концом к черепу, а другим к мозгу.
Чтобы решить эту проблему была создана специальная команда учёных Китайской академии наук. Умные китайцы не придумали ничего лучше, как перенести древнюю японскую технику складывания бумаги на гибкие имплантаты. Таким образом, электроды стали не прямыми, а превратились в скрученные в спираль нити.
Спираль удивительная конструкция. Она обладает высокой устойчивостью к деформации: вспомнить хотя бы пружины. Только спирали могут растягиваться и сжиматься, поглощая движение, а не сопротивляясь ему. Как оказалось, такая конструкция нитевидного электрода снижает механическое напряжение на ткани мозга.
Для лучшего контакта с мозгом новый тип BCI было решено поместить на слой гидрогеля. Гидрогель отлично работает со спиралями, дополнительно уменьшая трение и, как следствие, повреждение тканей во время установки BCI и движения мозга, работая, как буферная зона. Он и помог решить проблему с возможными воспалением или повреждением мозга.
"Плавающий", гибкий имплантат.
Гидрогель и спиралевидные электроды буквально "плавают" на мозге, считывая импульсы нейронов.
Перед тем, как вставить этот имплантат человеку в голову, китайские учёные провели испытания на макаках. Дело в том, что мозг этих обезьян по своей структуре очень похож на человеческий. В ходе испытаний разработчикам удалось успешно получать стабильные сигналы от более 700 кортикальных нейронов.
Матрица имплантата, состоящая из спиралевидных нитей смогла покрыть относительно большую площадь мозга. Благодаря выбранной форме электродов удалось избежать разрушительного натяжения или смещений имплантата, а получаемые нейронные сигналы всё время были стабильными.
Итог.
Всё гениальное просто. Так древняя японская техника складывания фигурок из бумаги раздвинула технические горизонты китайских инженеров.
В заключение остаётся добавить, что новый тип имплантата станет более безопасным и надёжным вариантом лечения парализованных пациентов, использующих роботизированные протезы-конечности. Вместе с этим, такой BCI, скорее всего, будут использовать для восстановления речи и лечения неврологических расстройств.
Может быть интересно:
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.
Помочь умственному развитию автора можно здесь.
На что собираются деньги написано здесь.
Чтобы не пропустить новые интересные публикации рекомендую Вам подписаться на телеграм-канал, указанный в профиле Дзен-канала.