Co když dalším gadgetem pro odesílání zpráv svým přátelům nebyly hodinky připoutané k zápěstí nebo telefonu naplněné v kapse - ale elektronické zařízení zabudované do vašeho mozku? Nyní, nový druh flexibilního okruhu nás přivedl o krok blíže k této budoucnosti sci-fi. Po implantaci injekcí může mřížka vodičů o průměru několika milimetrů proniknout do živých neuronů a odposlouchávat na jejich chvění, což nabízí způsob, jak elektronika propojit vaši mozkovou aktivitu.
Související obsah
- Šokové vlny mohou v mozku vytvářet nebezpečné bubliny
- Udělejte si nové vzpomínky, ale nechte staré, s malou pomocí od elektrod
- Tento tah Genius vám umožní psát s mozkem
"Snažíme se rozmazat rozdíl mezi elektronickými obvody a nervovými obvody, " říká Charles Lieber, nanotechnolog na Harvardské univerzitě a spoluautor studie popisující zařízení tento týden v Nature Nanotechnology.
Doposud byla tato technologie testována pouze v hlavách živých myší. Ale Lieber doufá, že to nakonec spojí s lidmi. Mezi jeho podporovatele patří společnost Fidelity Biosciences, společnost rizikového kapitálu, která má zájem o nové způsoby léčby neurodegenerativních poruch, jako je Parkinsonova choroba. Vojsko se také zajímalo a poskytovalo podporu prostřednictvím programu Cyborgcell amerického letectva, který se zaměřuje na elektroniku malého rozsahu pro „zvýšení výkonu“ buněk.
Neuronová elektronika je pro některé lidi již realitou. Ti, kteří trpí vážným chvěním nebo nekontrolovatelnými svalovými křečemi, mohou najít úlevu prostřednictvím elektrických šoků, které jsou dodávány dlouhými dráty, které se vtahují hluboko do mozku. A quadriplegici se naučili ovládat protetické končetiny pomocí čipů vložených do mozku nebo elektrod uložených na povrchu mozku.
Tyto technologie však lze použít pouze ve vážných případech, protože vyžadují invazivní postupy. „Předchozí zařízení se spoléhala na velké řezy a operace, “ říká Dae-Hyeong Kim, nanotechnolog na Národní univerzitě v Soulu v Jižní Koreji.
Co odlišuje nový přístup, je výjimečná ohebnost obvodu. Vyrobeno z pramenů kovu a plastu tkaných dohromady jako rybářská síť, obvod je „stokrát tisíce flexibilnější než jiná implantovatelná elektronika, “ říká Lieber. Síť může být srolována tak, aby mohla snadno procházet injekční jehlou. Jakmile je uvnitř těla, síť se odvíjí sama od sebe a stává se zapuštěnou do mozku.
Pitvy injekčních myší odhalily, že dráty se v průběhu týdnů votkaly do spletené textilie neuronů. Těsná spojení vytvořená jako plast a mozková hmota se pletly společně se zdánlivě malým negativním dopadem. Tato kompatibilita je možná proto, že síť byla modelována po trojrozměrných lešeních používaných biomedicínskými inženýry k růstu tkání mimo tělo.
Obrázek z trojrozměrného mikroskopu ukazuje pletivo vstříknuté do oblasti mozku zvané laterální komora. (Lieber Research Group, Harvardská univerzita) Činnost neuronů mohla být monitorována pomocí mikroskopických senzorů zapojených do obvodu. Detektory napětí zachytily proudy generované vypalováním jednotlivých mozkových buněk. Tyto elektrické signály byly přenášeny po drátu vedoucím z hlavy k počítači.
„Mohlo by to přivést zákazníky do rozhraní mozku, “ říká Jacob Robinson, který vyvíjí technologie, které propojují mozek na Rice University. "Zapojení počítače do mozku je mnohem chutnější, pokud vše, co musíte udělat, je vstříknout něco."
Pro neurovědce zajímající se o to, jak mozkové buňky komunikují, tento citlivý nástroj nabízí přístup k částem nervového systému, které je obtížné studovat pomocí tradičních technologií. Před třemi měsíci například Lieberův kolega vstříknul některé z jeho sítí do očí myší poblíž nervových buněk, které shromažďují vizuální informace z sítnice. Sondování těchto buněk obvykle vyžaduje vyříznutí kusu oka. Signály shromážděné injekčními sítěmi byly dosud silné a myši zůstaly zdravé.
Aby však byl užitečný pro lidi, bude muset Lieberův tým prokázat, že sítě mají ještě delší životnost. Předchozí nervová elektronika trpěla problémy se stabilitou; mají tendenci ztratit signál v průběhu času, kdy buňky v blízkosti rigidních vetřelců umírají nebo migrují pryč. Tým je však optimistický, že Lieberova síť se ukáže být více vstřícná k mozku, protože buňky, které se s ní dosud setkaly, se zdají mazlit a růst do svých mezer.
Naslouchání mozkové činnosti může být pouze začátek - stejně jako u každodenních obvodů lze pro různé úkoly přidávat různé součásti. V dalším experimentu Lieberův tým vstřikoval obvody vybavené tlakovými senzory do otvorů uvnitř měkkého polymeru. Když byl polymer stlačen, senzory měřily změny tlaku uvnitř dutin. To by mohlo být užitečné pro zkoumání změn tlaku uvnitř lebky, jako jsou ty, ke kterým dochází po traumatickém poranění hlavy.
Dále může být síť opatřena zpětnovazebními zařízeními, která dodávají elektrickou stimulaci nebo uvolňují balíčky léčiv pro lékařské ošetření. Přidejte několik mikroskopických RFID antén a obvod by mohl být bezdrátový. A fanoušci sci-fi by měli slinit myšlenku instalace paměťových paměťových zařízení - podobně jako RAM uvnitř počítačů - a vylepšit tak své vlastní paměti.
"Než budeme moci běhat, musíme jít, ale myslíme si, že můžeme skutečně revolucionizovat naši schopnost rozhraní s mozkem, " říká Lieber.
