Нейропыль как новое универсальное средство диагностики

Нейропыль как новое универсальное средство диагностикиВ Калифорнийском университете Беркли завершилось создание нового универсального интерфейса «мозг — компьютер». Его создателями является команда Мишеля Махарбиза, которому принадлежит также первое в мире устройство, обеспечивающее дистанционное управление насекомыми. Из-за маленьких размеров нового интерфейса легко определилось и его название — «нейропыль». Суть нового изобретения заключается в том, что оно является способом максимально точного управления любыми видами электроники с помощью «силы мысли» и одновременно новым диагностическим методом с высочайшими разрешающими способностями.

В основу интерфейса «мозг — компьютер» (BCI) положена регистрация электрической активности, присущей отдельным группам нейронов, и последующее преобразование интегрального сигнала в команду, осуществляющую управление внешним устройством.

Такое управление может применяться для любых целей – можно управлять изображением фигурки на экране, собственными протезами или находящимися на расстоянии роботами.
Еще одной сферой, в которой может быть использован BCI, можно назвать проведение функциональных исследований головного мозга. Однако в этих исследованиях достичь высокой точности пока не представляется возможным. При проведении современных исследований мозга ученые постоянно сталкиваются с различными техническими ограничениями, связанными с габаритами самого устройства и особенностями коры головного мозга, где проводится регистрация отдельных потенциалов.

Решая эти проблемы, ученые Калифорнийского университета в Беркли предлагают способы уменьшения размеров элементов, которые имплантируются, до размера в несколько микрометров – ними должна наполняться сосудистая оболочка головного мозга.

Ученые проводят разработки сверхминиатюрных электронных сенсоров, состоящих из микросхем, выполненных с использованием технологий CMOS, а также пьезокристаллов, электродов и изолирующих полимерных оболочек.

Принцип действия полученных элементов может быть объяснен следующим. При свободной циркуляции частиц нейропыли в кровеносных сосудах количество микросенсоров, одновременно находящихся в сосудах головного мозга, исчисляется тысячами – причем это количество можно определить в любое время. Измерение электрической активности нейронов, находящихся на ближайшем расстоянии, происходит двумя этапами.

Первый этап предполагает преобразование с помощью пьезоэлектрического кристалла ультразвуковых волн, создаваемых промежуточным модулем, в электрические сигналы. Так происходит питание CMOS-схемы.

На втором этапе все происходит наоборот: вследствие воздействия на пьезокристалл потенциалов действия нейронов, находящихся в ближайшей группе, преобразующихся в ультразвуковой сигнал, происходит вибрация пьезокристалла. Таким образом образуется передача ультразвукового сигнала на промежуточный модуль, который преобразовывает его и передает на регистрирующие устройства.

По своим потенциальным возможностям нейропыль в несколько раз превосходит современную электроэнцефалографию и некоторые методы неинвазивной нейровизуализации, к которым относят функциональную ядерно-магнитную и позитронно-эмисионную томографию.

Результаты текущих расчётов размеров микросенсоров находятся в промежутке 10–100 мкм, что может быть сравнимо с размером диаметра, который имеют пиальные сосуды. Этот показатель пока недостаточно мал, чтобы найти эффективное применение в практике. Но полученные результаты не являются предельными. Авторская группа работает над созданием более миниатюрных сенсоров, которые будут иметь диаметр до 10 мкм. Такие результаты они надеются получить в ближайшие несколько лет. В случае достижения поставленных целей, с помощью полученных частиц в дальнейшем будет возможна регистрация электрофизиологических данных, которые удерживает гематоэнцефалический барьер.

В настоящее время в центре внимания находится только модель, просчитанная с максимально возможной точностью на основании определенных данных. Создатели «нейропыли» берут за основу результаты экспериментальных проверок отдельных элементов нового интерфейса, которые проводились на лабораторных животных. Еще до создания прототипа необходимо решить множество вопросов. И хотя сегодня озвученная идея кажется чересчур смелой, она достойна внимания ученых.


Другие статьи по теме

Полезные источники жиров

Полезные источники жиров Не секрет, что для того, чтобы сбросить вес или просто поддерживать себя в подтянутом состоянии,...

Продукты для здоровья полости ...

Продукты для здоровья полости рта Мы далеко не всегда придаём значение тому, какое влияние оказывает пища на наш организм не только в...

Несколько слов о пользе лимона

Несколько слов о пользе лимона Что мы, в сущности, знаем о лимонах? Они являются хорошей приправой к рыбным блюдам и отлично...

Финики: полезные свойства и пр...

Финики: полезные свойства и противопоказания В странах мусульманского мира финики с давних времён считаются священной пищей. Там финик...

Комментарии

Добавить комментарий

Отображаемое имя пользователя
Адрес электронной почты (не публикуется)