Группе ученых из Австралии и США удалось разработать не требующий хирургической имплантации электрод, который по кровеносным сосудам добирается до моторной коры мозга и регистрирует активность ее нейронов. Сообщение о разработке и ее испытаниях на животных опубликовано журналом Nature Biotechnology, об этом рассказывает и пресс-релиз Мельбурнского университета.

Большинство проектов по созданию нейрокомпьютерных интерфейсов развиваются двумя путями. Одни разработчики пытаются выделить нужный сигнал из сильно зашумленных данных ЭКГ. Другие имплантируют микроэлектроды непосредственно в мозг – и этот подход приносит самые поразительные результаты. Однако новая разработка позволяет получать не менее точные сигналы, минуя опасную и тяжелую для пациентов краниотомию, которая требуется для внедрения датчиков в мозг.

Гибкая структура позволяет датчику проникать в просветы сосудов диаметром до 1 мм. Фотография: The University of Melbourne

Еще в 2011 г. идея доктора Томаса Оксли (Thomas Oxley) получила финансовую поддержку от американского Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA), а впоследствии — и от австралийского Национального совета по здоровью и медицинским исследованиям (NHMRC). После многолетних поисков команде Томаса Оксли удалось разработать миниатюрное устройство на основе тонких нитей никелево-титанового сплава нитинола.

Нитинол отличается не только химической и биологической инертностью, но и способностью восстанавливать исходно заданную структуру – памятью формы. Поэтому «в сложенном виде» гибкое устройство может вводиться непосредственно в паховую вену. Но как только имплантат оказывается в нужном сосуде моторной коры и получает сигнал, он расширяется сетчатой сигарообразной структурой, которая надежно закрепляется на месте.

В перекрестиях нитиноловых нитей расположены миниатюрные диски электродов, каждый из которых способен регистрировать электрическую активность примерно 10 тыс. близлежащих нейронов в интервале частоты от 70 до 200 Гц. По тончайшему проводу, который остается в просвете сосудов, эти данные передаются в область груди, где закрепляется портативное беспроводное устройство, транслирующее их на компьютер, на антенну искусственной конечности или другой подходящий приемник.

Эффективность нового подхода Оксли и его команда продемонстрировали, имплантировав устройство подопытному животному – овце. Электроды оставались полностью работоспособными, а животное совершенно здоровым в течение 190 дней после катетеризации. При этом собираемые данные по четкости были сравнимы с тем, что до сих пор удавалось получать лишь после хирургической имплантации электродов в эпидуральное пространство.

В конце следующего года авторы планируют перейти к клиническим испытаниям на больных: свое согласие на участие в них уже выразили больницы Роял–Мельбурн и Остин, где проходят лечение пациенты с травматическими повреждениями спинного мозга. Если тесты пройдут хорошо, устройство может появиться в продаже примерно через шесть лет и поможет при лечении целого ряда нейрологических расстройств, которые сопровождаются нарушением двигательной активности и даже судорожными припадками. По мнению разработчиков, оно сумеет регистрировать первые признаки эпилептического приступа и сделает жизнь таких больных, по меньшей мере, безопаснее.

Автор: Роман Фишман