Новая нейроэлектронная система может считывать и изменять схемы мозга - Недвижимость, новости недвижимости России

Новая нейроэлектронная система может считывать и изменять схемы мозга

По мере того, как исследователи узнают больше о мозге, становится ясно, что чувствительная нейростимуляция становится все более эффективной для исследования функций нервных цепей и лечения психоневрологических расстройств, таких как эпилепсия и болезнь Паркинсона. Но современные подходы к разработке полностью имплантируемого и биосовместимого устройства, способного выполнять такие вмешательства, имеют серьезные ограничения: их разрешение недостаточно высокое и для большинства требуются большие и громоздкие компоненты, которые затрудняют имплантацию с риском осложнений.

Команда инженеров Колумбии под руководством Диона Ходаголи, доцента кафедры электротехники, разработала новый подход, который показывает большие перспективы для улучшения таких устройств. Основываясь на своей более ранней работе по разработке более компактных и более эффективных биоэлектронных транзисторов и материалов, исследователи организовали свои устройства для создания высокоэффективных имплантируемых схем, которые позволяют считывать схемы мозга и управлять ими. Их система «мультиплексирование-затем-усиление» (MTA) требует только одного усилителя на мультиплексор, в отличие от современных подходов , в которых количество усилителей равно количеству каналов.

«Крайне важно иметь возможность обнаруживать и лечить симптомы, связанные с расстройством мозга, такие как эпилептические припадки, в режиме реального времени», – сказал Ходаголы, лидер в области разработки био- и нейроэлектроники. «Наша система не только намного меньше и гибче, чем существующие устройства, но также позволяет одновременно стимулировать сигналы произвольной формы по нескольким независимым каналам, что делает ее гораздо более универсальной.

Ходаголы сотрудничал в исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), с Дженнифер Н. Гелинас из отделения неврологии и Института геномной медицины Медицинского центра Ирвинга Колумбийского университета. Гелинас – нейробиолог и специалист по детской эпилепсии, чьи исследования сосредоточены на понимании того, как нейронные сети становятся ненормальными при эпилепсии, и разработке методов для исправления этой дисфункции.

Чтобы регистрировать, обнаруживать и локализовать эпилептические разряды, ученые должны регистрировать активность мозга в нескольких местах с высоким временным разрешением. Для этого требуется устройство и схема многоканального сбора данных и стимуляции с высокой частотой дискретизации. Обычным схемам требуется такое же количество усилительных схем, как и количество каналов, прежде чем они смогут объединить эти сигналы в поток данных с использованием мультиплексирования. Это увеличивает размер цепей линейно с количеством каналов.

Ссылка на основную публикацию