Замечательный прогресс был достигнут в области интерфейсов «мозг-компьютер» нового поколения (BCI) в результате совместных исследований ученых из Китая и Японии. Кульминацией работы стала разработка первого в своем роде имплантата, отличающегося исключительной гибкостью.
Испытания, проведенные на животных, показали, что эта новая технология сохраняет эффективность работы на уровне 94% даже после 18 месяцев непрерывного использования. Этот результат считается выдающимся для сектора нейроинтерфейсов, гарантирующим четкость сигнала и долгосрочную стабильную работу.
Исследование представляет собой значительный прогресс в его практическом применении. Исследования в этой области часто сталкиваются с главным препятствием: разницей в консистенции между обычными электродами, изготовленными из таких металлов, как платина, и тканью мозга, которая чрезвычайно деликатна.
Такое механическое несоответствие часто вызывает трение и микродвижения, которые, в свою очередь, провоцируют хроническое воспаление и образование рубцовой ткани. Эти факторы постепенно ухудшают качество улавливаемых сигналов, что крайне нежелательно, учитывая чувствительность региона и необходимость избегать повторных хирургических вмешательств.
Чтобы преодолеть эту проблему, группа исследователей, в которую входят представители Университета Цинхуа, Токийского университета и Китайской академии наук, разработала полностью органическое соединение. Материал получил название «CHIP», что означает «проводящий гидрогель с межфазной перколяцией».
Инновация решает проблему пластичности и одновременно решает проблемы, присущие гидрогелям. Хотя эти материалы ценятся за свою высокую биосовместимость, они обычно обладают недостаточной электропроводностью и склонностью к поглощению жидкостей, что приводит к набуханию и изменению структуры электродов. Ученые обошли эти ограничения, прикрепив гидрогель к ультратонкой париленовой подложке и обработав ее с помощью высокоточной фотолитографии, пока материал находился в сухом состоянии.
Получившееся устройство имеет сетку из 128 каналов минимальной толщиной всего 9 микрометров, что меньше пряди человеческого волоса. Кроме того, его электропроводность достигает 2512 См/см, что позволяет улавливать даже самые тонкие нейронные активности.
Устойчивость системы была подтверждена в исследованиях на кроликах в течение 550 дней — периода, в течение которого животные сохраняли четкую и последовательную нервную активность. Даже при сильном механическом давлении компонент сохранял свои электрические характеристики с изменением проводимости менее 4%.
Последующие гистологические исследования подтвердили, что имплантат минимизирует реакцию на инородные тела, не вызывая сильного воспаления или развития толстых рубцов. Хотя Китай уже добился заметного прогресса в использовании парализованных пациентов с использованием BCI для управления внешними устройствами, исследователи предупреждают, что еще преждевременно определять начало испытаний этой новой технологии на людях.