Частинка нейропилі: 3 мм в довжину, 1 мм у висоту і 4/5 мм в товщину.
Вчені Каліфорнійського університету в Берклі (The University of California, Berkeley) розробили перші мініатюрні бездротові сенсори, які можна імплантувати в тіло. Нові датчики дозволяють стимулювати нерви і м'язи, і вчені сподіваються, що одного разу з їх допомогою можна буде лікувати епілепсію, мобілізувати імунну систему або придушувати запальні процеси. Принципи роботи пристрою описані в статті, опублікованій в журналі Neuron.
Так звана «нейропиль» записує і відтворює інформацію за допомогою ультразвуку. Ультразвук вже широко використовується в лікарнях і, на відміну від радіохвиль, проникає практично в будь-яку частину організму. «Вимірювання безпосередньо в тілі раніше були недоступні, тому що не існувало способу засунути що-небудь супермаленьке суперглубоко, - говорить Мішель Махарбіц (Michel Maharbiz), один з авторів дослідження. - Але тепер я можу взяти пилинку», припаркувати «її поруч з нервом, органом, вашим ЖКТ або мускулом і вважати дані».
Сенсори, розміром 1 кубічний міліметр, містять п'єзокристал, який перетворює ультразвукові коливання на електрику. Воно живить маленький транзистор, що знаходиться в контакті з нервом або м'язовим волокном. Стрибок напруги в тканині змінює електричний ланцюг і коливання кристала, а він спотворює посланий приладом звук. Відображення сигналів, яке називається «зворотним розсіюванням», дозволяє визначити напругу.
Нейропиль протестували на лабораторних тваринах: вчені імплантували датчики в м'язові волокна і периферичну нервову систему щурів і посилали їм 540-наносекундні ультразвукові імпульси кожні 100 мікросекунд. Це дозволило зчитувати інформацію в режимі реального часу. За словами дослідників, нові пристрої будуть так само добре працювати в ЦНС та інших системах організму. «Я думаю, що в довгостроковій перспективі область застосування нейропилі не обмежиться нервами і мозком, а буде набагато ширше», - коментує Махарбіц. Бездротовий датчик у м'язовому волокні щура.
Датчики першого покоління покриті матеріалом на основі епоксидної смоли, але в майбутньому вчені збираються використовувати тонкі біосумісні плівки, які можуть перебувати в організмі більше десяти років. Сучасні вживлені електроди розкладаються протягом 1 - 2 років, і працюють від проводів, пропущених через отвори в черепі. «Коли нейропиль пройде клінічні випробування, вона замінить дротяні електроди», - говорить член наукової групи Хосе Кармена (Jose Carmena).
Тепер вчені мають намір зменшити розмір «пилок», випробувати нові матеріали і вдосконалити передавач ультразвуку. Крім того, вони намагаються використовувати пристрій для реєстрації неелектричних сигналів, наприклад, рівня гормонів або кисню.
Над створенням імплантованих пристроїв активно працюють вчені по всьому світу, їх використовують не тільки для діагностики, але і для лікування і розширення можливостей організму. Ось деякі проекти і досягнення в цій галузі:
Програма уряду США працює над пристроями, вживленими в нервову систему
Мозкові імплантати для лікування психіки
Бездротовий нейроінтерфейс для керування синтезатором мови
Паралізований щур ходить завдяки вживленим електродам
Біонічне око-імплант встановлено пацієнту з Великобританії
Чому кіборгізація неминуча?