Нереальный прорыв: 65 000 электродов – и ваш мозг сможет исцелить себя сам

Ученые создали сверхтонкий чип с 65 тысячами электродов для прямого контакта с мозгом — New-Science.ru

Революционный прорыв в области нейротехнологий совершила объединённая группа исследователей из ведущих американских университетов. Они разработали уникальный сверхтонкий чип, который способен установить прямой контакт с мозгом человека, открывая невероятные перспективы для лечения тяжёлых заболеваний. Эта инновационная платформа может коренным образом изменить подход к восстановлению утраченных функций организма и взаимодействию с искусственным интеллектом. Об этом сообщает издание New-Science.ru.

Новая эра нейроинтерфейсов

Разработанная система BISC (Biological Interface System to Cortex) представляет собой принципиально новый подход к созданию интерфейсов "мозг-компьютер". В отличие от громоздких существующих систем, требующих множества проводов и сложной установки, этот чип является полностью автономным устройством. Его толщина составляет всего 50 микрометров, что сравнимо с человеческим волосом, а объём — около 3 кубических миллиметров.

"Чип ложится на поверхность коры головного мозга "как кусочек влажной салфетки"", — отмечает профессор Колумбийского университета Кен Шепард.

Такой подход обеспечивает минимальную инвазивность процедуры установки и максимальный комфорт для пациента. Устройство может быть имплантировано через небольшой разрез в черепной коробке и размещено на поверхности мозга без проникновения в ткани и без использования проводов, прикрепляющих имплант к кости.

Технологические преимущества системы

Ключевой особенностью нового чипа является невероятная плотность элементов на его поверхности. На кристалле интегрировано 65 536 электродов, 1024 канала для записи нейронной активности и 16 384 канала для стимуляции. Все функции — от усиления сигнала и оцифровки данных до беспроводной связи и управления питанием — выполняются на этом единственном чипе.

Взаимодействие с внешним миром осуществляется через небольшую носимую "ретрансляционную станцию". Она обеспечивает беспроводное питание импланта и передаёт данные по специальному радиоканалу со скоростью до 100 Мбит/с, что более чем в 100 раз превышает показатели современных беспроводных аналогов. Эта же станция создаёт прямое сетевое соединение между мозгом и внешним компьютером.

Практическое применение и перспективы

Разработка открывает новые возможности для лечения широкого спектра неврологических заболеваний. Система предназначена для контроля эпилепсии, восстановления двигательных, речевых и зрительных функций у людей, страдающих от паралича, бокового амиотрофического склероза, последствий инсульта или слепоты.

"Платформа превращает поверхность коры головного мозга в эффективный портал для высокоскоростной и минимально инвазивной двусторонней связи с искусственным интеллектом и внешними устройствами", — заявил соавтор исследования Андреас Толиас.

Уже получено финансирование от Национальных институтов здоровья США для изучения применения BISC в лечении лекарственно-устойчивой эпилепсии. Доклинические исследования в моторной и зрительной коре проводились совместно с учёными из Стэнфорда и Университета Пенсильвании.

Плюсы и минусы новой технологии

Нейроинтерфейс BISC предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными системами. К плюсам можно отнести минимальную инвазивность установки, высокую плотность электродов, беспроводную передачу данных с рекордной скоростью и универсальность применения для различных неврологических заболеваний. Система демонстрирует улучшенное долгосрочное качество сигнала и reduced tissue response.

Среди потенциальных сложностей — необходимость клинических испытаний для подтверждения безопасности и эффективности технологии в долгосрочной перспективе. Также остаются вопросы, связанные с био совместимостью материалов и стабильностью работы системы в условиях человеческого организма на протяжении многих лет.

Шаги по внедрению технологии

Для коммерциализации разработки команды из Колумбийского и Стэнфордского университетов создали стартап Kampto Neurotech. Компания работает над созданием коммерческих версий чипа для исследовательских целей и его подготовкой для клинического применения.

"BISC представляет собой принципиально новый способ создания интерфейсов "мозг-компьютер", превосходящий конкурирующие системы на порядки", — заявил инженер-руководитель проекта Нанью Цзен.

Исследования проводились при поддержке программы DARPA по нейроинженерии. Учёные видят более широкую цель работы — подготовиться к будущему, в котором мозг и системы искусственного интеллекта смогут беспрепятственно взаимодействовать для блага человека.