Зачем плоский мозг, когда есть гибкий сенсор?

Привет!

Давайте по-честному: наш мозг ^[1] — это не просто хитрая штука, это буквально суперкомпьютер, но с одним нюансом — разобраться, как он работает, кажется сложнее, чем пройти соулс-лайк игру без смертей. Его называют гениальным, а выглядит он… ну, скажем так, как затейливая кучка кудрявых макарон (прошу прощения у мозголюбов).

Если бы мозг ^[1] был гладким, как асфальт после капитального ремонта — жить стало бы легче. А так — у нас здесь целый лабиринт из складок и извилин, в которых разобраться — настоящий челлендж. И вот ученые как раз получили свой квест: "Придумайте, как приклеить датчик к этому клубку". Спойлер: у них получилось. И это далеко не британские ученые!

В статье поговорим про сенсор, который способен адаптироваться к любой извилине. Этот сенсор не только записывает активность мозга ^[1], но и может управлять ею с помощью... ультразвука!

Фокусированное ультразвуковое воздействие на мозг

Фокусированный ультразвук — звучит как нечто, что должно вылетать из Звезды Смерти, но это реальная медицинская разработка, которая без хирургического вмешательства воздействует на мозг ^[1]. Идея в том, чтобы стимулировать определённые участки мозга ^[1] с помощью звуковых волн, не ломая череп. Звучит удобно.

Но вот в чем загвоздка: чтобы воздействовать на конкретную область мозга ^[1], нужно точно знать, где эта область находится и что с ней происходит. Здесь на сцену выходит герой статьи— сенсор, который не только измеряет сигналы мозга ^[1], но и может подстраиваться под его форму.

Сенсор

Ученые из университета Сонгкюнгван и Корейского института науки и технологий изобрели сенсор, который буквально может "подружиться" с извилинами мозга ^[1]. Он умеет адаптироваться к любым формам, обеспечивая плотное прилегание и точные измерения нейронных сигналов. А еще он может проводить стимуляцию участков мозга ^[1] с помощью низкоинтенсивного ультразвука.

Ранее датчики, которые контактировали с поверхностью мозга ^[1], сталкивались с проблемой точного измерения сигналов, так как не могли плотно прилегать к сложным извилинам мозга ^[1], — говорит Донхи Сон, ведущий автор исследования.

Да, повторимся, проблема была в том, что мозг ^[1] — это не ровная поверхность. И когда датчик не может как следует "приклеиться" к нему, измерения становятся неточными, что затрудняет диагностику и лечение. Поэтому новый сенсор решает эту проблему, обеспечивая надежное прилегание даже в местах с сильной кривизной.

Как работает этот сенсор?

Сенсор, получивший название ECoG, состоит из трех слоев.

1. Гидрогелевый слой — он буквально приклеивается к мозговой ткани.

2. Самовосстанавливающийся полимер — меняет форму, подстраиваясь под извилины.

3. Золотые электроды — снимают сигналы и позволяют делать стимуляцию мозга ^[1].

Когда сенсор соприкасается с тканью мозга ^[1], начинается магия: гидрогель прилипает, полимерная подложка подстраивается под поверхность мозга ^[1], а электроды начинают своё дело. Вуаля — сенсор готов работать!

Возможно, эти кадры будут вам неприятны!

Как это работает? При контакте с мозговой тканью гидрогелевый слой начинает процесс гелеобразования, что дает мгновенное и прочное прикрепление к мозгу ^[1]. После этого полимерный слой начинает изменять свою форму, увеличивая площадь контакта с тканью мозга ^[1]. Когда сенсор полностью "обнимает" мозговую поверхность, он готов к работе.

Но зачем это нужно?

Теперь самое интересное. Этот сенсор — не просто красивый научный эксперимент. Он — настоящая надежда для людей с эпилепсией. Болезнь, при которой неконтролируемые приступы могут внезапно настигать человека, становится легче управляемой. Благодаря сенсору можно не только измерять активность мозга ^[1], но и воздействовать на участки, вызывающие приступы, помогая снизить их частоту.

Ранее методы диагностики страдали от шумов, создаваемых ультразвуковыми сигналами, что затрудняло точные измерения. Но новый сенсор минимизирует этот шум и делает лечение более персонализированным и точным.

Куда все это приведет?

Новый сенсор уже успешно протестирован на живых грызунах, и результаты оказались весьма впечатляющими. Ученые смогли не только измерить мозговые волны, но и контролировать эпилептические приступы у животных.

Но это еще не все. Ученые планируют увеличить количество электродов, что позволит проводить более детализированные измерения мозговой активности. Также они работают над тем, чтобы сделать имплантацию сенсора минимально инвазивной.

Заключение

Мозг ^[1] остается для нас загадкой, но с каждым годом наука шаг за шагом приближается к пониманию его работы. Новые технологии уже помогают в борьбе с болезнями, такими как эпилепсия, и кто знает, какие ещё научные открытия ждут нас за углом?

Если хотите узнать больше о самом исследовании, вы можете найти его по ссылке: Nature Electronics ^[2].

Также было бы интересно узнать у вас, воспользовались бы таким способом?