И хотя возможности этих техник весьма впечатляют, все они страдают от внутренних ограничений – таких, например, как малое пространственное разрешение, отсутствие мобильности и экстремальная инвазивность.
Но совсем недавно Донгжин Сяо и его коллеги из Университета Калифорнии в Беркли раскрыли абсолютно новый способ изучения и взаимодействия с мозгом. Их идея заключается во введении крошечных электронных сенсоров размером с частички пыли в кору мозга и удалённый их опрос с помощью ультразвуковых волн. Ультразвук также позволит питать эту так называемую нейронную пыль.
Каждая частичка нейропыли состоит из стандартных CMOS-контуров и сенсоров, которые способны измерять электрическую активность ближайших нейронов. Эти возможности в комбинации с пьезоэлектрическим материалом пыли позволят конвертировать сверхвысокочастотные звуковые волны в электрические сигналы и наоборот.
Нейропыль опрашивается другим компонентом системы, который размещается за пределами тела и генерирует ультразвуковые волны, способные питать частицы и отслеживать их отклик, подобно тому, как это делает RFID система.
Большим преимуществом этой технологий является то, что данные собираются и сохраняются за пределами тела. Это позволяет обойти многие существенные ограничения. Такая система требует минимум питания, может иметь высокое пространственное разрешение, и легко переносится с места на место. Она также весьма устойчива и позволяет в потенциале создавать связь, которую можно поддерживать в течение долгого периода времени. «Одним из главных препятствий в создании нейро-машинных интерфейсов является нехватка имплантируемой нейронной интерфейсной системы, которая могла бы работать в течение всей жизни», рассказывает доктор Сяо.
В настоящее время новой амбициозной технологии предстоит решить несколько серьёзных проблем, таких например, как разработка системы опроса сенсоров, которая будет генерировать ультразвуковые волны достаточно мощные, чтобы питать весь массив, но недостаточно мощные, чтобы разогревать череп и мозг. Также необходимо найти способ внедрять нейронную пыль в кору головного мозга. Эти и другие вопросы требуют экстраординарных решений практически на уровне произведений искусства. Однако команда данного проекта имеет большой опыт в наноэлектромеханических системах и интерфейсах между электронными системами и живыми клетками.
К примеру, один из авторов исследования, Мишель Махарбиц, создал первого в мире дистанционно управляемого жука несколько лет назад – эта работа получила титул одного из 10 главных технологических прорывов 2009 года.
Источники: technologyreview.com, arxiv.org и gearmix.ru.
