ПОСЛЕЗАВТРА

Новый мозговой имплант показал активность нейронов

Нейробиологи Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) разработали новый мозговой имплант, позволяющий лучше изучить нейронную активность в мозгу. Устройство представляет собой тонкую полоску из гибкого полимера, содержащего целую сеть графеновых электродов, подключенных к микросхеме. Новая технология, уже протестированная на трансгенных мышах, приближает ученых к созданию минимально инвазивного нейрокомпьютерного интерфейса, дающего высокоточные данные о нейронной активности в нижних слоях мозга. Результаты работы американских исследователей были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

 Существующие сегодня минимально инвазивные мозговые импланты не способны получать информацию об активности нейронов, происходящей за пределами внешних слоев мозга. С другой стороны, внедряемые в мозг электроды хотя и дают картину о работе нижних слоев, однако данный способ зачастую сопровождается воспалениями и образованием рубцов, что пагубно влияет на качество получаемых данных. Имплант, разработанный в Калифорнийском университете, позволил собирать данные как об электрической, так и о кальциевой активности мозга. Располагаясь на поверхности мозга, устройство ведет мониторинг электрической активности нейронов внешних слоев. Кроме того, с помощью двухфотонного лазерного микроскопа исследователям удалось снять показания о кальциевой активности нейронов, расположенных на глубине до 250 мкм от поверхности. Сопоставив данные, ученые обнаружили взаимосвязь между электрической активностью внешних слоев и кальциевыми всплесками слоев, расположенных ниже. Используя полученные данные, специально обученная нейронная сеть смогла предугадывать кальциевую активность нейронов на разной глубине мозга.

 Примечательно и то, как были изготовлены графеновые электроды нового импланта. Дело в том, что создание тонких электродов (толщиной не более 20 мкм) из графена усложняется тем, что любой дефект делает провод неработоспособным. Понимая это, инженеры изготовили электроды, состоящие из двух слоев графена с добавлением азотной кислоты между ними. В результате возможные дефекты на одном из слоев будут компенсированы другим слоем, и наоборот. Между тем падение электрического импеданса (комплексного сопротивления) графеновых электродов ввиду их малого диаметра ученые компенсировали путем добавления наночастиц платины.

 В отличие от существующих сегодня методов кальциевой визуализации мозга, новая технология позволяет вести продолжительные наблюдения за мозговой динамикой без физических ограничений для пациента. Вдобавок к этому новый имплант с графеновыми электродами прозрачен для микроскопа, не препятствуя визуализации лежащих ниже нейронов.