Группа ученых из американских университетов создала нейроимплант толщиной с человеческий волос, который по беспроводной связи передает сигналы мозга на компьютер, сообщает ScienceDaily. Устройство уже испытывают на людях — технология может вернуть способность двигаться парализованным пациентам, помочь в лечении эпилепсии, слепоты и не только.
Разработка получила название BISC (Biological Interface System to Cortex — биологическая интерфейсная система к коре мозга). Главная особенность — вся электроника умещается на одном кремниевом чипе размером примерно 3 миллиметра и толщиной с волос. Чип настолько тонкий, что может изгибаться по форме мозга. Тогда как большинство существующих нейроимплантов представляют собой громоздкие устройства с множеством проводов и электроники, которые занимают значительное место внутри черепа.
Устройство разработали специалисты Колумбийского университета совместно с коллегами из Стэнфорда, Университета Пенсильвании и медицинского центра NewYork-Presbyterian. Результаты исследования были опубликованы 8 декабря в журнале Nature Electronics.
«Наш имплант — это единая интегральная схема, настолько тонкая, что может поместиться в пространстве между мозгом и черепом, лежа на мозге как кусочек влажной салфетки», — объясняет один из руководителей проекта Кен Шепард, профессор электротехники и биомедицинской инженерии Колумбийского университета.
Как работает технология
Чип содержит десятки тысяч электродов, которые регистрируют активность нейронов. Данные передаются по беспроводному каналу на внешнее устройство, которое пациент носит на теле. Скорость передачи достигает 100 мегабит в секунду — это в сто раз быстрее, чем у любого другого беспроводного нейроинтерфейса.
Такая высокая скорость позволяет использовать продвинутые алгоритмы искусственного интеллекта для расшифровки намерений человека. ИИ анализирует сигналы мозга и может определить, какое движение хочет совершить пациент, что он видит или о чем думает.
«BISC превращает поверхность коры головного мозга в эффективный портал, обеспечивающий высокоскоростную связь с ИИ и внешними устройствами», — говорит соавтор исследования Андреас Толиас, профессор Стэнфордского университета и содиректор проекта Enigma.
Первые испытания на людях
Имплант уже проходит клинические испытания в медицинском центре NewYork-Presbyterian. Врачи вводят устройство через небольшой разрез в черепе — чип помещается между костью и поверхностью мозга. Благодаря ультратонкой конструкции и тому, что в нем нет проводов, которые проникают в ткани мозга или крепятся к черепу, имплант вызывает минимальную реакцию организма и работает стабильно.
«Устройство вводят через маленький разрез и размещают прямо на поверхности мозга. Его тонкость и отсутствие элементов, травмирующих мозг, означают, что со временем сигнал не ухудшается», — поясняет нейрохирург медцентра Бретт Янгерман.
В тестировании участвовал нейрохирург Биджан Песаран из Университета Пенсильвании, специалист по вычислительной нейробиологии. По его словам, миниатюрность BISC открывает путь для создания нового поколения имплантируемых технологий, которые будут взаимодействовать с мозгом через свет и звук.
Перспективы применения
Технология может помочь людям с различными неврологическими нарушениями. Например, пациенты с параличом смогут управлять компьютером или протезами конечностей силой мысли. Людям с эпилепсией система поможет предсказывать и предотвращать приступы. А тем, кто потерял зрение или слух, имплант может частично восстановить эти функции через прямую стимуляцию соответствующих зон мозга.
Для коммерциализации технологии создан стартап Kampto Neurotech. Компанию основал выпускник Колумбийского университета Наню Зенг, один из ведущих инженеров проекта. Сейчас стартап делает версии чипа для исследований и ищет финансирование, чтобы подготовить систему к массовому применению у пациентов.
«Это принципиально иной способ создания устройств для интерфейса мозг — компьютер», — говорит Зенг.
К слову, разработку финансировало Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов США (DARPA) — ведомство, которое вкладывается в прорывные технологии. Многие из них затем находят применение в гражданской жизни. Например, DARPA создало прототип интернета — сеть ARPANET, а также финансировало разработку GPS, дронов, голосовых помощников вроде Siri и даже вакцин.
Читайте также
