Logo
Cover

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали сенсор для анализа электрических сигналов мозга с рекордной точностью. Новая система — это модернизированный подход к электрокортикографии, процессу, во время которого электроды считывают активности коры головного мозга. Ученые утверждают, что технология пригодится в борьбе с раком и эпилепсией, а также упростит разработку наиболее совершенных интерфейсов «мозг-компьютер».

Как правило, датчики электрокортикографии (ЭКоГ) поставляются в виде сетки электродов, которые размещаются на открытой коре головного мозга во время операций. Эти электроды записывают исходящие электрические сигналы и помогают хирургам определить, какие области мозга активны прямо сейчас. Таким образом врачи безопасно удаляют опухоли или участки ткани мозга, из-за которых возникают эпилептические припадки, оставляя при этом здоровые части нетронутыми, сообщает New Atlas.

Новая технология работает по схожему принципу, но действует на два порядка точнее. По словам разработчиков, их датчик собирает и обрабатывает в 100 раз больше электрических сигналов, чем системы, одобренные медицинскими регуляторами.

Большинство современных устройств для ЭКоГ состоят из 16–64 датчиков и, в некоторых особых случаях, могут работать на базе 256 сенсоров. Решение Калифорнийского университета предполагает запуск сразу 1024 или 2048 датчиков.

Традиционные сетки ЭКоГ оснащены датчиками, расположенными на расстоянии одного сантиметра друг от друга, чтобы избежать помех и сбоев. Раньше этот недостаток создавал множество проблем для хирургов — в некоторых случаях, врачи были вынуждены отказывать своим пациентам в операции из-за низкой точности обработки электрических сигналов. Но авторы нового подхода утверждают, что нашли решение благодаря наноразмерным платиновым стержням.

Используя новые миниатюрные сенсоры, ученые смогли разместить 100 датчиков на каждую единицу площади. Стержни устанавливаются на расстоянии одного миллиметра друг от друга на гибком биосовместимом материале, в результате чего сенсорные сетки становятся примерно в 100 раз тоньше, чем используемые сегодня, и имеют при этом толщину около 10 микрометров.

Участок коры, который раньше генерировал всего один сигнал, теперь может дать в 100 раз больше информации о работе головного мозга.

Ученые успешно доказали эффективность нового подхода в серии экспериментов. Команда применила версию технологии с 1024 сенсорами для записи сигналов от тканей головного мозга 19 пациентов, перенесших операцию. В дополнение инженеры использовали сенсоры для картирования ключевых областей мозга у четырех разных субъектов во время двигательных задач, а также впервые картировали кору головного мозга крысы. Раньше для аналогичных задач использовались иглы и стимуляция с помощью электрического тока.

Следующая цель разработчиков — коммерциализация технологии. Инженеры уже связались с медицинскими регуляторами США и сейчас готовятся к новым клиническим испытаниям. Кроме того, ученые уже запланировали разработку беспроводной версии своего устройства, которую можно будет использовать для мониторинга мозга людей с эпилепсией.