Мини имплантат на основе оптики для управления мозгом

Мини имплантат на основе оптики для управления мозгом

Японские специалисты изобрели новое оптическое имплантируемое устройство, по размерам не превышающее размера ширины ребра монеты. Новый оптический имплантат может использоваться для управления моделью мозга. Прибор, о котором рассказал журнал «AIP Advances», преобразует инфракрасное излучение в синий свет, пригодный для управления нейронной активностью. Новая японская разработка оказалась самой миниатюрной и наиболее лёгкой из всех существующих беспроводных оптических биоимплантов.

Обоснование для новой разработки

В научных кругах известно давно, что химические вещества способны влиять на нервное поведение. Практика оптогенетики доказала: нейронное поведение меняется даже от воздействия обычного света.

Световые лучи способны активировать определенные белки в области мозга, и тем самым изменять мозговую модель. На стадии экспериментов учёные обычно внедряют оптические сенсоры для управления поведением грызунов, используя в качестве стимула только свет определенных длин волн.

Однако внедряемые оптические сенсоры часто являются громоздкими конструкциями, сродни футбольному шлему или чего-то ещё более крупного и тяжелого. Такие оптические детекторы вызывают дискомфорт и страдания животных.

Изобретатель биоимпланта — Такаши Токуда (Takashi Tokuda), профессор Института науки и технологий Нара (NAIST), на протяжении длительного времени изучает способы миниатюризации имплантируемых оптических устройств. По мнению изобретателя:

Размер подобной техники всегда является проблемой. Мало кому из пациентов приятно использовать массивные и габаритные оптические имплантаты.

Миниатюризация имплантируемых устройств исключает зависимость от электромагнетизма. Но в таких устройствах, как правило, напряжение и ток снижаются по причине уменьшения габаритов электронной конструкции.

В свою очередь снижение значений напряжения и тока чревато ограничением мощности. С другой стороны, в электронных конструкциях, где используется фотоэлектричество, напряжение остается неизменным по мере уменьшения габаритов модуля.

Кратко о конструктивных деталях

Инновационный оптический имплантат, созданный исследовательской группой под руководством профессора Tokuda, сделан на основе металл-оксидного полупроводника. Такого рода полупроводник контролирует фотоэлектрическую мощность.

В конструкцию устройства интегрированы два набора фотоэлектрических элементов на полупроводниковых чипах. Десять ячеек интегрированы для организации питания и ещё семь ячеек для организации смещения оптики.

Конструкция оптического имплантата включает в себя светодиодный чип «InGan», которым формируется синий свет. Между тем выраженной отличительной особенностью прибора является возможность его активирования инфракрасным светом.

Инфракрасные лучи широко применяются для лёгкой терапии в самых разных случаях. Инфракрасное излучение способно проникать глубоко в тело.

Вместе с тем, синие лучи не обладает такой способностью и ограничивается лишь поверхностной зоной. Поэтому имплантат предназначен для ввода в тело пациента на глубину нескольких сантиметров.

Объём имплантата — 1 мм3, вес прибора — 2,3 мг. Эти параметры практически на порядок меньше, чем у любого подобного устройства. Японский изобретатель назвал своё детище «самым маленьким беспроводным оптическим стимулятором нервной системы.

Между тем, разработчик миниатюрного имплантата не планирует в ближайшее время запускать конструкцию в промышленное производство. По словам изобретателя, опытный прототип имплантата требуется модифицировать, чтобы получить максимальный потенциал от конструкции.


При помощи материалов: NAIST


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *