Крихітні датчики-імплантати — основа майбутніх нейрокомп’ютерних інтерфейсів

Нейрокомп’ютерні інтерфейси (brain-computer interface, BCI), виступають сполучною ланкою між комп’ютером і головним мозком людини. Такі інтерфейси вже використовуються для відновлення втрачених функцій у людей з обмеженими можливостями, для реалізації технологій так званого «мислеуправленія» різними пристроями та т.п. І в майбутньому такі інтерфейси можуть стати ще більш ефективними завдяки розробці нових крихітних датчиків-імплантатів.

Максимальна ефективність нейрокомп’ютерних інтерфейсів досягається тоді, коли спеціальні електроди впроваджуються безпосередньо в головний мозок або інші ділянки нервової системи. Кожен з таких електродів здатний стимулювати або контролювати електричну діяльність декількох сотень нейронів, розташованих в безпосередній близькості. Але в мозку людини міститься близько 86 мільярдів нейронів і для збільшення якості роботи нейрокомп’ютерних інтерфейсів потрібне введення безлічі електродів, зазвичай сформованих у вигляді спеціальних матриць.

Кілька років тому група вчених з університету Брауна, Техаського університету, Каліфорнійського університету в Сан-Дієго і компанії Qualcomm почала розробку альтернативного рішення, що дозволяє отримати велику ефективність і велику роздільну здатність BCI-інтерфейсу. Розроблений ними рішення, отримало назву нейрогранули, які є мікроскопічними датчиками-имплантами, розмір кожного з яких не перевищує розмірів крупинки солі.

Після впровадження нейрогранули з’єднуються один з одним за допомогою бездротових технологій і формують єдину мережу. Обмін даними із зовнішнім світом і постачання енергією цієї мережі здійснюється за допомогою тонкопленочного пристрою, розміром з відбиток великого пальця, здатного приймати сигнали та передавати сигнали певним нейрогранулам, які виконують електричну стимуляцію розташованих поруч нейронів. В якості експерименту вчені впровадили 48 нейрогранул в поверхню кори головного мозку піддослідного гризуна.

Після цього вчені виконали запис характерних нейронних сигналів, пов’язаних з певним видом діяльності мозку, і відтворити цю ж саму діяльність, «прокрутивши» зроблені записи. На нинішньому рівні реалізації дана технологія дозволяє створювати мережі з 770 нейрогранул. Але подальше вдосконалення цієї технології дозволить впроваджувати в мозок тисячі та десятки тисяч датчиків, що дозволить отримати недосяжну на сьогодні ступінь контролю нейронної діяльності та стимулювання нейронів. Джерело