Микрозонды смогут заменить нейрочипы в исследованиях без операции на головном мозге

Новые устройства позволят в будущем осуществлять длительную минимальную инвазивную запись в глубине мозга. Этот метод может быть использован для изучения влияния лекарственных препаратов на мозг, а также, чтобы лучше понять причины развития аутизма.

Приборы для исследования мозга обычно предлагают компромисс между чувствительностью и инвазивностью.

Анки Чжан, докторант кафедры биоинженерии Стэнфордского университета и ее коллеги показали, что с помощью нового метода можно фиксировать активность в обонятельной луковице и коре головного мозга, проникая вплоть до уровня отдельных нейронов через стенки кровеносных сосудов.

Результаты исследования показали, что здоровье грызунов не подвергалось какой-либо опасности. Несмотря на то, что сосуды хрупкие, зонды не повлияли на кровоток, иммунный ответ, а поведение крыс после 28-дневного эксперимента осталось неизменным.

Используя эту методику, ученым удалось точно определить и взять под контроль судорожную активность, которая была вызвана инъекциями пенициллина.

Исследователи изготовили сетчатый гибкий зонд шириной 900 мкм со встроенными 16 платиновыми электродами, регистрирующими активность. Они свернули его в рулон и расположили в гибком микроскопическом катетере, который ввели при помощи полимерной направляющей в густое сплетение кровеносных сосудов головного мозга.

После этого с помощью физиологического раствора зонд медленно извлекался, а микрокатетер в это время втягивался, давая возможность остающемуся в мозге зонду разворачиваться.

Электроды были установлены в виде прилипающих к внутренним стенкам кровеносных сосудов лент, которые позволили провести высококачественный мониторинг близлежащих нейронов.

Долгосрочность, стабильность и минимальная инвазивность нового подхода делает его очень перспективным для применения в клинической практике, как для терапии заболеваний неврологического характера, так и для разработки интерфейсов "мозг-компьютер".

Главным ограничением для использования зонда является тот факт, что он ориентирован только на одну ветвь кровеносной системы. Устранить это ограничение исследователи планируют при помощи магнитных материалов на кончиках зонда, чтобы с помощью электромагнитного поля перемещать зонд через большое количество разветвлений.

Данные исследования опубликованы в журнале Science.