Зачем плоский мозг, когда есть гибкий сенсор?

Привет!

Давайте по-честному: наш мозг — это не просто хитрая штука, это буквально суперкомпьютер, но с одним нюансом — разобраться, как он работает, кажется сложнее, чем пройти соулс-лайк игру без смертей. Его называют гениальным, а выглядит он… ну, скажем так, как затейливая кучка кудрявых макарон (прошу прощения у мозголюбов).

Если бы мозг был гладким, как асфальт после капитального ремонта — жить стало бы легче. А так — у нас здесь целый лабиринт из складок и извилин, в которых разобраться — настоящий челлендж. И вот ученые как раз получили свой квест: «Придумайте, как приклеить датчик к этому клубку». Спойлер: у них получилось. И это далеко не британские ученые!

В статье поговорим про сенсор, который способен адаптироваться к любой извилине. Этот сенсор не только записывает активность мозга, но и может управлять ею с помощью… ультразвука!

Фокусированное ультразвуковое воздействие на мозг

Фокусированный ультразвук — звучит как нечто, что должно вылетать из Звезды Смерти, но это реальная медицинская разработка, которая без хирургического вмешательства воздействует на мозг. Идея в том, чтобы стимулировать определённые участки мозга с помощью звуковых волн, не ломая череп. Звучит удобно.

Но вот в чем загвоздка: чтобы воздействовать на конкретную область мозга, нужно точно знать, где эта область находится и что с ней происходит. Здесь на сцену выходит герой статьи— сенсор, который не только измеряет сигналы мозга, но и может подстраиваться под его форму.

Сенсор

Ученые из университета Сонгкюнгван и Корейского института науки и технологий изобрели сенсор, который буквально может «подружиться» с извилинами мозга. Он умеет адаптироваться к любым формам, обеспечивая плотное прилегание и точные измерения нейронных сигналов. А еще он может проводить стимуляцию участков мозга с помощью низкоинтенсивного ультразвука.

Ранее датчики, которые контактировали с поверхностью мозга, сталкивались с проблемой точного измерения сигналов, так как не могли плотно прилегать к сложным извилинам мозга, — говорит Донхи Сон, ведущий автор исследования.

Да, повторимся, проблема была в том, что мозг — это не ровная поверхность. И когда датчик не может как следует «приклеиться» к нему, измерения становятся неточными, что затрудняет диагностику и лечение. Поэтому новый сенсор решает эту проблему, обеспечивая надежное прилегание даже в местах с сильной кривизной.

Как работает этот сенсор?

Сенсор, получивший название ECoG, состоит из трех слоев.

1. Гидрогелевый слой — он буквально приклеивается к мозговой ткани.

2. Самовосстанавливающийся полимер — меняет форму, подстраиваясь под извилины.

3. Золотые электроды — снимают сигналы и позволяют делать стимуляцию мозга.

Когда сенсор соприкасается с тканью мозга, начинается магия: гидрогель прилипает, полимерная подложка подстраивается под поверхность мозга, а электроды начинают своё дело. Вуаля — сенсор готов работать!

Возможно, эти кадры будут вам неприятны!

Как это работает? При контакте с мозговой тканью гидрогелевый слой начинает процесс гелеобразования, что дает мгновенное и прочное прикрепление к мозгу. После этого полимерный слой начинает изменять свою форму, увеличивая площадь контакта с тканью мозга. Когда сенсор полностью «обнимает» мозговую поверхность, он готов к работе.

Но зачем это нужно?

Теперь самое интересное. Этот сенсор — не просто красивый научный эксперимент. Он — настоящая надежда для людей с эпилепсией. Болезнь, при которой неконтролируемые приступы могут внезапно настигать человека, становится легче управляемой. Благодаря сенсору можно не только измерять активность мозга, но и воздействовать на участки, вызывающие приступы, помогая снизить их частоту.

Ранее методы диагностики страдали от шумов, создаваемых ультразвуковыми сигналами, что затрудняло точные измерения. Но новый сенсор минимизирует этот шум и делает лечение более персонализированным и точным.

Куда все это приведет?

Новый сенсор уже успешно протестирован на живых грызунах, и результаты оказались весьма впечатляющими. Ученые смогли не только измерить мозговые волны, но и контролировать эпилептические приступы у животных.

Но это еще не все. Ученые планируют увеличить количество электродов, что позволит проводить более детализированные измерения мозговой активности. Также они работают над тем, чтобы сделать имплантацию сенсора минимально инвазивной.

Заключение

Мозг остается для нас загадкой, но с каждым годом наука шаг за шагом приближается к пониманию его работы. Новые технологии уже помогают в борьбе с болезнями, такими как эпилепсия, и кто знает, какие ещё научные открытия ждут нас за углом?

Если хотите узнать больше о самом исследовании, вы можете найти его по ссылке: Nature Electronics.

Также было бы интересно узнать у вас, воспользовались бы таким способом?