Нейрофізіологи навчилися вводити електроніку в мозок щура за допомогою шприца

Американським вченим вдалося створити сітку з гнучких проводів і електронних компонентів, яку можна ввести за допомогою шприца безпосередньо в мозок.

Набір гнучкої електроніки здатний підключатися до нервових клітин без шкоди для їхнього здоров'я - щоб стежити за їх станом або навіть впливати на них (для лікування хвороби Паркінсона, наприклад). Про нову технологію повідомляється в журналі Nature Nanotechnology.

Розуміння того, як активність окремих нейронів призводить до вищих форм нервової діяльності (сприйняття, мислення, емоції), є найважливішою проблемою нейрофізіології. З точки зору технології, для її вирішення потрібні пристрої, що проводять моніторинг тисяч і мільйонів клітин одночасно. Однак сучасні імплантанти важко вводити в мозок, а їх електроди сприймаються як чужорідне тіло і викликають роздратування. У кінцевому результаті пристрої заростають тканинами і ізолюються від нейронів.

Хімік Чарльз Лібер (Charles Lieber) з Гарварду зняв ці перешкоди, розробивши тривимірну сітку зі сплаву хрому і платини, разом з полімерним покриттям для захисту електродів від корозії. Сітка досить гнучка, щоб уміститися в тонкій голці шприца. Після потрапляння в мозок сітка з 16 електронних компонентів повертається у вихідну форму. Вона на 90 відсотків складається з порожнеч: завдяки цьому клітини мозку сприймають її як нейтральний каркас і вільно розміщуються в ній. За п'ять тижнів дослідів не було помічено ніякої підвищеної імунної реакції на сітку - мозок не сприймає її як чужорідне тіло.

Свої досліди вчені проводили на мишах, поміщених під наркоз. Їм вдалося стежити за окремими нейронами і стимулювати їх. Після ін'єкції успішно працювало 90 відсотків пристроїв.

На наступному етапі Лібер планує імплантувати великі сітки з сотень електронних компонентів і стежити за активністю нейронів у мізках активних особин. Для цього доведеться або зафіксувати їх голови, або створити нові технології бездротового зв'язку для стеження за нейронами, що вільно рухаються в тварині. Крім того, вчені збираються ввести пристрій в мозок новонароджених мишенят: у міру їх зростання сітка розгортатиметься, захоплюючи все більше нейронів.

Однак нова технологія може знайти застосування не тільки в нейрофізіології та медицині: Лібер також вводив сітки в різні синтетичні матеріали (наприклад, порожнечі в силіконовому каучуку). Така електроніка також може стати в нагоді для моніторингу стану будинків і мостів за допомогою введення в порожнині датчиків корозії і тиску.