ტვინის აპარატის ინტერფეისი
მკვლევარებმა აჩვენეს მოქნილი ტვინის ინტერფეისები
ახალმა პროექტმა, რომელსაც მკვლევართა ჯგუფი ხელმძღვანელობს, აჩვენა, თუ როგორ შეიძლება ტვინში ულტრათხელი, მოქნილი ნერვული ინტერფეისის იმპლანტაცია. ინტერფეისი შედგება ათასობით ელექტროდისგან და შეიძლება გაგრძელდეს ექვს წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.
შედეგები ჟურნალში გასულ თვეში გამოქვეყნდა მეცნიერების მთარგმნელობითი მედიცინის. მკვლევართა გუნდში შედის ჯონათან ვივენტი, დუკის უნივერსიტეტის ბიოსამედიცინო ინჟინერიის ასისტენტ პროფესორი; ჯონ როჯერსი, ლუის სიმპსონი და კიმბერლი ქუერი ჩრდილოდასავლეთის უნივერსიტეტის მასალების მეცნიერებისა და ინჟინერიის, ბიოსამედიცინო ინჟინერიისა და ნევროლოგიური ქირურგიის პროფესორი; და ბიჯან პესარანი, NYU-ის ნევროლოგიის პროფესორი.
ტვინში გარშემო არსებული სენსორების გამოწვევები
ვივენტიმ ისაუბრა ტვინში სენსორების მუშაობის სირთულეზე.
„ამ სენსორების ტვინში მუშაობის მცდელობა ჰგავს თქვენი დასაკეცი, მოქნილი სმარტფონის ოკეანეში გადაგდებას და იმის მოლოდინს, რომ ის იმუშავებს 70 წლის განმავლობაში“, - თქვა ვივენტიმ. „გარდა იმისა, რომ ჩვენ ვაკეთებთ მოწყობილობებს, რომლებიც ბევრად უფრო თხელი და მოქნილი არიან, ვიდრე ამჟამად ბაზარზე არსებული ტელეფონები. ეს არის გამოწვევა.”
ბევრი რთული გამოწვევაა, როდესაც საქმე ეხება ტვინში უცხო ობიექტების შეყვანას. მათ უნდა შეეძლოთ არსებობა კოროზიულ, მარილიან გარემოში და მიმდებარე ქსოვილებში და იმუნური სისტემა თავს ესხმის ობიექტს.
სირთულე კიდევ უფრო იზრდება ელექტრო მოწყობილობებზე საუბრისას. გრძელვადიანი იმპლანტირებადი მოწყობილობების უმეტესობა ჰერმეტულად არის დალუქული ლაზერით შედუღებული ტიტანის გარსაცმით.
„ასეთი ტიპის იმპლანტებისთვის წყალგაუმტარი, ნაყარი შიგთავსების აშენება წარმოადგენს საინჟინრო გამოწვევის ერთ დონეს“, - თქვა როჯერსმა. ”ჩვენ აქ ვახსენებთ მასალების წარმატებულ განვითარებას, რომლებიც უზრუნველყოფენ იზოლაციის მსგავს დონეებს, მაგრამ თხელი, მოქნილი მემბრანებით, რომლებიც ასჯერ უფრო თხელია, ვიდრე ქაღალდის ფურცელი.”
ადამიანის ტვინის განლაგების გამო, სივრცე და მოქნილობა ძალზე მნიშვნელოვანია. ადამიანის ტვინი შედგება ათობით მილიარდი ნეირონისგან, მაგრამ არსებულ ნერვულ ინტერფეისებს შეუძლიათ მხოლოდ ასამდე ადგილის ნიმუში. ამ კონკრეტულმა გამოწვევამ მიიყვანა მკვლევართა გუნდი ახალი მიდგომების შემუშავებისკენ.
”თქვენ უნდა გადაიტანოთ ელექტრონიკა თავად სენსორებზე და განავითაროთ ადგილობრივი ინტელექტი, რომელსაც შეუძლია მრავალი შემომავალი სიგნალის მართვა,” - თქვა ვივენტიმ. „ასე მუშაობს ციფრული კამერები. თქვენ შეგიძლიათ გქონდეთ ათობით მილიონი პიქსელი ათობით მილიონი მავთულის გარეშე, რადგან ბევრი პიქსელი იზიარებს იმავე მონაცემთა არხებს. ”
მკვლევარებმა შეძლეს შეექმნათ მოქნილი ნერვული მოწყობილობები, რომელთა სისქე 25 მიკრომეტრია, რომელიც შედგება 360 ელექტროდისგან.
”ჩვენ ადრე ვცადეთ მრავალი სტრატეგია. საჭიროებისამებრ თხელი პოლიმერების დეპონირებამ გამოიწვია დეფექტები, რამაც გამოიწვია მათი გაფუჭება, ხოლო სქელ პოლიმერებს არ გააჩნდათ საჭირო მოქნილობა“, - თქვა ვივენტიმ. ”მაგრამ ჩვენ საბოლოოდ ვიპოვნეთ სტრატეგია, რომელიც ყველა მათგანს აჯობებს და ახლა მას ტვინში ვაქცევთ.”
სილიციუმის დიოქსიდის ფენა
ნაშრომი გვიჩვენებს, თუ როგორ შეუძლია მიკრომეტრზე ნაკლები სისქის სილიციუმის დიოქსიდის ფენა, რომელიც თერმულად არის გაზრდილი, ხელს უწყობს ტვინში არსებული გარემოს მოთვინიერებას. დეგრადაციის სიჩქარე შეადგენს 0.46 ნანომეტრს დღეში, მაგრამ მცირე რაოდენობით შეიძლება დაიშალოს სხეულში პრობლემების გარეშე.
მკვლევარებმა ასევე აჩვენეს, თუ როგორ შეუძლიათ მოწყობილობის შიგნით ელექტროდებს გამოიყენონ ტევადი ზონდირება ნერვული აქტივობის გამოსავლენად.
ახალი განვითარება მხოლოდ ერთ-ერთი საწყისი ნაბიჯია ამ ტექნოლოგიის გასაუმჯობესებლად. ახლა გუნდი მუშაობს პროტოტიპის 1,000 ელექტროდიდან 65,000-მდე გაზრდაზე.
„ჩვენი ერთ-ერთი მიზანია შევქმნათ ახალი ტიპის ვიზუალური პროთეზი, რომელიც უშუალოდ ურთიერთქმედებს ტვინთან, რომელსაც შეუძლია აღადგინოს მხედველობის უნარი დაზიანებული ოპტიკური ნერვების მქონე ადამიანებისთვის“, - თქვა ვივენტიმ. ”მაგრამ ჩვენ ასევე შეგვიძლია გამოვიყენოთ ამ ტიპის მოწყობილობები სხვა ტიპის პროთეზირების გასაკონტროლებლად ან ნეირომეცნიერების კვლევითი პროექტების ფართო სპექტრში.”
