Имплантат на основе графена преодолевает техническое ограничение для регистрации активности мозга на крайне низких частотах

] 3 января 2019 года

Объем знаний о человеческом мозге растет в геометрической прогрессии, но большие и малые вопросы остаются без ответа. Исследователи использовали электродные матрицы для записи электрической активности мозга на протяжении десятилетий, картируя активность в различных областях мозга, чтобы понять, как это выглядит, когда все работает, и что происходит, когда это не так. Однако до сих пор эти массивы могли обнаруживать активность только через определенный частотный порог. Новая технология, разработанная в Барселоне, преодолевает это техническое ограничение, открывая богатство информации, найденной ниже 0,1 Гц, и в то же время прокладывает путь для будущих интерфейсов мозг-компьютер.

Имплантат природных материалов

Разработано в Барселонском институте микроэлектроники (IMB-CNM, CSIC) и Каталонском институте нанонауки и нанотехнологий (ICN2, центр BIST и CSIC) и CIBER в области биоинженерии, биоматериалов и наномедицины (CIBER-BBN), Эта технология, адаптированная для записи мозга в сотрудничестве с Институтом биомедицинских исследований им. Августа Пия и Сунье (IDIBAPS), отходит от электродов и использует инновационную транзисторную архитектуру, которая усиливает сигналы мозга на месте перед их передачей в приемник. Кроме того, использование графена для создания этой новой архитектуры означает, что полученный имплантат может поддерживать гораздо больше сайтов записи, чем стандартная матрица электродов, плюс он тонкий и достаточно гибкий, чтобы его можно было использовать на больших участках коры головного мозга, не отбрасывая и не мешая нормальному мозгу. функция. Результатом является беспрецедентное картирование низкочастотной активности мозга, которая, как известно, несет важную информацию о различных событиях в мозге, таких как начало и прогрессирование эпилептических припадков и инсультов.

Для неврологов это означает, что они наконец-то получили доступ к шепотным подсказкам мозга. Профессор Мэтью Уокер из Лондонского университетского колледжа и мировой специалист по клинической эпилепсии назвал ее революционной технологией, способной изменить способ записи и наблюдения электрической активности мозга. Будущие приложения дадут беспрецедентную информацию о том, где и как приступы начинаются и заканчиваются, предоставляя новые подходы к диагностике и лечению эпилепсии.

Однако, помимо эпилепсии, у этого точного картирования и взаимодействия с мозгом есть и другие интересные применения. Используя возможности конфигурации транзисторов для создания массивов с очень большим количеством сайтов записи, используя так называемую стратегию мультиплексирования, технология, описанная здесь, также адаптируется некоторыми из тех же исследователей для восстановления речи и связи, так как часть европейского проекта BrainCom. Во главе с ICN2 этот проект предоставит новое поколение интерфейсов мозг-компьютер, способных исследовать и восстанавливать когнитивные функции высокого уровня, с особым акцентом на вид нарушения речи, вызванный повреждениями головного или спинного мозга (афазия).

Подробности основных технологических достижений (ожидается получение патента) можно найти в Nature Materials с ведущим автором Эдуардом Масвидалом Кодиной из IMB-CNM, CSIC. Работу в этом институте возглавлял д-р Антон Гимера Брюне в то время как профессор ICREA Хосе Гарридо руководил работой ICN2. Микротранзисторы графена были адаптированы для записи мозга и протестированы in vivo в IDIBAPS под руководством профессора ICREA Мави Санчес-Вивес . Техника визуализации была разработана в сотрудничестве с ICFO, под руководством профессора ICREA Тургута Дурдурана (ICFO является центром BIST). Проект финансируется совместно с Флагманом и проектом BrainCom.

Источник: https://www.icn2.cat/en/

Source link