Naukowcy stworzyli sterowany smartfonem implant mózgowy. Można go bezprzewodowo ładować

Naukowcy z The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) opracowali mały implant mózgowy, który można bezprzewodowo ładować. Dzięki temu naukowcy są w stanie kontrolować obwody mózgowe przez długi czas bez konieczności wymiany baterii.

Urządzenie jest zbudowane z ultramiękkich i bio-dopasowanych polimerów, aby zapewnić długotrwałą zgodność z tkankami. Implant posiada diody LED wielkości mikrometra (odpowiadające wielkości ziarenka soli) zamontowane na ultracienkich sondach (grubości ludzkiego włosa), które są wykorzystywane do bezprzewodowego manipulowania neuronami i mózgiem za pomocą światła.

Implant to udoskonalona wersja rozwiązania z 2019 roku, którą opracował prof. Jae-Woong Jeong. Tym razem naukowcy stworzyli wszczepialny, miękki system optoelektroniczny, którym można zdalnie i selektywnie sterować za pomocą smartfona. Jego działanie opisali na łamach czasopisma naukowego "Nature".

Nowa technologia ładowania bezprzewodowego rozwiązuje ograniczenia obecnych implantów mózgowych. Urządzenia tego typu pomagają zminimalizować stres i stany zapalne u swobodnie poruszających się zwierząt podczas badań mózgu, co z kolei wydłuża żywotność implantów. Eliminują również konieczność powtarzania operacji, podczas których naukowcy musieli wymieniać rozładowane baterie.

- To potężne urządzenie eliminuje potrzebę wykonywania dodatkowych bolesnych operacji w celu wymiany wyczerpanej baterii w implancie, umożliwiając bezproblemową przewlekłą neuromodulację - powiedział profesor Jeong. Dodał: - wierzymy, że tę samą podstawową technologię można zastosować do różnych typów implantów, w tym do głębokich stymulatorów mózgu oraz rozruszników serca i żołądka, aby zmniejszyć obciążenie pacjentów przy długotrwałym stosowaniu w organizmie.

Aby umożliwić bezprzewodowe ładowanie baterii i sterowanie, naukowcy opracowali mały obwód, który integruje bezprzewodowy odbiornik energii z anteną cewkową i  chipem Bluetooth. Zmienne pole magnetyczne może w nieszkodliwy sposób przenikać przez tkanki i wytwarzać energię elektryczną wewnątrz urządzenia w celu ładowania baterii. Następnie zasilany bateriami implant Bluetooth dostarcza programowalne wzorce światła do komórek mózgowych za pomocą aplikacji na smartfona do kontroli mózgu w czasie rzeczywistym.

- To urządzenie może być obsługiwane w dowolnym miejscu i czasie w celu manipulowania obwodami neuronowymi, co czyni je bardzo wszechstronnym narzędziem do badania funkcji mózgu - zaznaczył Choong Yeon Kim, badacz z KAIST.

Neurolodzy z powodzeniem przetestowali implanty podczas badań na szczurach. Dzięki nim wykazali, że istnieje możliwość tłumienia zachowań wywołanych kokainą po wstrzyknięciu tej substancji odurzającej. Osiągnięto to poprzez precyzyjną stymulację świetlną odpowiednich neuronów docelowych w mózgach zwierząt przy użyciu diod LED sterowanych przez smartfony.

- Fakt, że możemy kontrolować określone zachowanie zwierząt, dostarczając stymulację świetlną do mózgu za pomocą prostej manipulacji aplikacją na smartfona, obserwując swobodnie poruszające się zwierzęta w pobliżu, jest bardzo interesujący i pobudza wyobraźnię - powiedział Jeong-Hoon Kim, profesor fizjologii w College of Medicine na Uniwersytecie Yonsei.

Naukowcy są przekonani, że ta technologia otworzy zupełnie nowe możliwości badań nad mózgiem i interwencji terapeutycznych w leczeniu chorób mózgu i innych narządów.