Implantat mycket litet kan läsa och överföra hjärnsignaler

Ett hjärnimplantat som är mindre än ett saltkorn kan registrera och överföra neural aktivitet trådlöst i mer än ett år, vilket markerar en stor utveckling inom långvarig hjärnövervakningsforskning.Enheten, utvecklad av forskare vid Cornell University, kallas en mikroskala optoelektronisk tjuderlös elektrod, eller MOTE.Det möjliggör kontinuerlig spårning av hjärnsignaler utan sladdar eller skrymmande utrustning.

Den fungerar med ofarliga infraröda laserstrålar som passerar genom hjärnvävnad för att driva kretsen.Samma ljusenergi används också för att skicka tillbaka data genom små pulser av infrarött ljus som kodar för elektriska signaler från neuroner.Denna design gör att enheten kan fungera inuti hjärnan utan batterier eller kablar, vilket minskar interferens med vävnad.

Byggd av aluminium galliumarsenid, fångar implantatets halvledardiod ljus för ström och avger det för kommunikation.Den innehåller också en lågbrusförstärkare och optisk kodare baserad på standardmikrochipteknologi, vilket möjliggör exakt signalinspelning med minimal energianvändning.

Enheten testas först i cellkulturer och implanteras senare i möss, riktad mot den hjärnregion som är ansvarig för bearbetning av sensorisk input från morrhår.Under ett år registrerar den konsekvent både neurontoppar och bredare synaptiska signaler, allt medan djuren förblir friska.Den lilla storleken och trådlösa driften syftar till att undvika irritation orsakad av större elektroder eller optiska fibrer, som kan utlösa immunsvar i hjärnvävnaden.

MOTE:s design kan också stödja datainsamling under MRI-skanningar, vilket inte är möjligt med traditionella implantat.Forskare planerar att anpassa systemet för ryggmärgsstudier och kontinuerlig neural övervakning med hjälp av konstgjorda skallplattor.Hela studien visas i Nature Electronics, och belyser framsteg mot långsiktiga, minimalt invasiva hjärn-maskin-gränssnitt.