Долговечный нейронный зонд

Чтобы изучать нейронные цепи, нейрофизиологам необходимы записи активности нервных клеток в течение длительного времени. Полученное знание поможет создавать новые методы лечения и интерфейсы мозг — компьютер. Жесткие и крупные силиконовые имплантаты с большим количеством датчиков собирают информацию высокого разрешения, но не могут долго оставаться в мозге, поскольку нарушают его физиологию. Гибкие и компактные сенсоры не страдают этим недостатком, но передают меньше данных.

Междисциплинарная группа исследователей из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона во главе с ее сотрудником и директором компании Axoft Полом Ле Флошем (Paul Le Floch) разработала мягкий имплантат с десятками датчиков, помещаемый на кору головного мозга. Это биологически совместимое устройство способно в течение нескольких месяцев с миллисекундным разрешением регистрировать активность нервных клеток с точностью до одного нейрона мозга.

Чтобы преодолеть компромисс между большой скоростью передачи данных и долговечностью, исследователи обратились к фторированным эластомерам с высокими диэлектрическими характеристиками и стабильностью в биологических жидкостях. Ученые оснастили многослойные пленки эластомеров нанометровой толщины и миллиметровых размеров десятками микроэлектродов и получили зонд, который в 10 тысяч раз мягче обычных зондов из пластиков вроде полиимида. Новые зонды более года сохраняли работоспособность в физиологических растворах. При этом зонды на основе эластомеров такие же гибкие, как и живые ткани мозга.

На опытах с мышами датчики в течение нескольких месяцев записывали нейронную информацию в головном и спинном мозге мышей, не нарушая их поведения. Ученые выяснили, что имплантаты гораздо менее подвержены отторжению, чем пластики. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.