Мозговым имплантом крысы в Корее впервые управляли из США
Корейские исследователи создали миниатюрный беспроводной мозговой имплантат, которым можно управлять через интернет на любом расстоянии. Разработкой руководили профессор Чжэ-Вун Чжон из KAIST и профессор Ва Ён Ким из Университета Ёнсе. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
До сих пор подобные эксперименты часто требовали проводов или оборудования, расположенного рядом с животным. Это мешало крысам свободно двигаться, а присутствие исследователя могло само по себе менять их поведение и влиять на результаты.
Новый имплантат решает обе проблемы. Исследователь может находиться далеко от лаборатории и через интернет в реальном времени включать нужную функцию или заранее задавать расписание.
Крыса получает команды через интернет
Внутри имплантата находится микрофлюидная система для доставки препаратов в определенный участок мозга и микросветодиод для оптической стимуляции нейронов. Эти функции можно использовать отдельно или одновременно.
Особенность конструкции — съемный резервуар с препаратом. Когда лекарство заканчивается, его можно заменить или заполнить заново с помощью магнита, не проводя новую операцию.
Исследователи имплантировали устройства крысам и наблюдали за их работой в течение четырех недель. В одном из экспериментов специалист, находившийся в Чикаго, дистанционно управлял имплантатом у крысы в Тэджоне, Южная Корея. Команда таким образом проверила работу системы на межконтинентальном расстоянии.
Ученые проверили систему на зависимости
В другом эксперименте ученые одновременно вводили крысам кокаин в мозг и стимулировали определенные нейроны светом. Такое сочетание позволило подавить поведенческие реакции, связанные с действием наркотика.
Это не означает, что устройство уже готово для лечения зависимости у людей. Пока технология предназначена для исследований на животных и позволяет ученым точнее изучать связь между активностью отдельных нейронных цепей и поведением.
«Киборг-имплантаты, использующие свет и лекарства, превращаются из инструментов управления на близком расстоянии в платформы для нейроинженерных исследований на основе Интернета вещей, способные к долгосрочным, автоматизированным и дистанционным экспериментам», — заявил профессор Чжэ-Вун Чжон.
По его словам, в дальнейшем подобный подход может помочь создать имплантируемые устройства, которые будут самостоятельно отслеживать состояние мозга и в нужный момент доставлять препарат или стимулировать нейроны.
От исследований к медицинским имплантатам
Авторы считают, что новая система особенно полезна для экспериментов, которые длятся неделями или месяцами. Исследователю больше не нужно постоянно находиться рядом с животным, а значит, можно наблюдать его поведение в более естественных условиях.
«Эта платформа позволяет исследователям дистанционно и точно контролировать определенные нейронные цепи головного мозга в течение длительных периодов времени, в то время как животные свободно передвигаются в естественных условиях», — сказала профессор Ва Ён Ким.
В перспективе технология может использоваться для изучения зависимости, депрессии и нейродегенеративных заболеваний. Исследователи также рассматривают возможность объединить такие имплантаты с системами искусственного интеллекта, чтобы они могли анализировать состояние мозга и автоматически выбирать момент для стимуляции или доставки лекарства.
