何千もの場所からの神経活動を記録する「神経顆粒」

今日の脳インプラントは扱いにくく、通常はXNUMXつまたはXNUMXつの場所からの神経活動しか記録できません。 現在、研究者たちはマウスで、小さな「神経顆粒」のネットワークを使用して、複数の場所でニューロンをワイヤレスで登録および刺激できることを示しました。

研究者たちは何十年も実験を続けてきました ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI） ニューロンのグループを登録して刺激することができます。 しかし、近年、てんかん、パーキンソン病、その他のさまざまな精神障害などの病気の治療にそれらを使用することに関心が高まっています。

大きな進歩

からのチームによって行われた新しい研究 ブラウン大学 は、0,1立方ミリメートル未満の小さなインプラントを開発することにより、後者の問題を大きく前進させました。 インプラントは、神経活動を登録および刺激することができます。 これらの「神経顆粒」を組み合わせて、ワイヤレスで制御および電力供給できるインプラントのネットワークを作成できます。

「ブレイン・コンピューター・インターフェースの分野における大きな課題のXNUMXつは、脳内のできるだけ多くのポイントを調査する方法を見つけることです。」 彼はプレスリリースで言います アルト・ヌルミッコ、研究を主導した人。 「これまで、ほとんどのBCIはモノリシックデバイスであり、針の小さなマットのようなものでした。 私たちのチームのアイデアは、そのモノリスを大脳皮質全体に分散できる小さなセンサーに分解することです。」

新しいアプローチの仕組み

小さなチップのそれぞれには、脳組織から電気信号を拾うための電極、信号を増幅するための回路、および無線信号を送受信するワイヤーの小さなコイルが装備されています。 チップは脳の表面に取り付けられており、神経グラントへのワイヤレスエネルギー伝送を改善するのに役立つ薄いリレーコイルが、それらが配置されている領域に配置されています。

次に、別のコイルを含む薄いパッチが、リレーコイルの上の頭皮の外側に取り付けられます。 携帯電話のミニタワーとして機能し、 特別に設計されたネットワークプロトコルを使用して、各神経顆粒に個別に接続します。 また、ワイヤレスエネルギーを神経顆粒に送信して、それらを機能させます。

神経活動の研究

NatureElectronicsの記事で、チームは、48個の小さなチップをマウスの脳に移植できることを示しました。 その後、彼はそれらを使用して神経活動を記録および刺激しました。 両方の機能は最終的にXNUMXつのデバイスに統合されますが、研究の目的で、一部の神経顆粒は記録するように設計され、他の神経顆粒は刺激するように構築されました。

研究者たちは、記録の忠実度には改善の余地があると述べていますが、自発的な脳信号を収集し、従来のインプラントを使用して脳が刺激されたことを検出することができました。 彼らはまた、単一の神経顆粒を誘導して神経活動を刺激できることを示しました。これは、従来の記録装置で検出できました。

チームは、現在の構成が 最大770個の神経顆粒をサポートできます、しかし彼らはシステムを数千の神経顆粒までスケールアップすることを計画しています。 さらに小型化することで可能になります。 チップ設計は製造プロセスを経る必要があります 現在65ナノメートルで22つ使用しているXNUMXナノメートルで。

インプラントが可能な神経活動記録の品質を改善し、人間におけるそれらの安全性を検証するために行われるべき多くの作業がまだあります。 しかし、ネットワーク内の多くの小さな植物を調整する機能は興味深い進歩であり、研究と医学の両方に大きな可能性を秘めています。