健康

一粒よりも小さな神経インプラントがワイヤレスで脳を追跡できる

コーネル大学で開発された神経インプラントは、塩の一粒の上に置かれています。長さ約 300 ミクロン、幅 70 ミクロンで、脳活動データをワイヤレスで送信できる最小の神経インプラントです。クレジット: Sunwoo Lee コーネル大学の研究者と共同研究者は、塩粒の上に置くことができるほど小さい神経インプラントを開発したが、それは生きた動物の脳活動データを1年以上ワイヤレスで送信できる。 画期的な、 詳しい 11月3日 ネイチャーエレクトロニクスは、マイクロエレクトロニクス システムが前例のない小規模なスケールで機能できることを実証し、神経モニタリング、生体統合センシング、その他のアプリケーションの新たな可能性を切り開きます。 マイクロスケール光電子テザーレス電極（MOTE）と呼ばれるこのデバイスの開発は、電気・大学の教授であるアリョーシャ・モルナー氏が共同で主導しました。 コンピュータ工学と、南洋理工大学助教授の Sunwoo Lee 氏は、最初にモルナー氏の研究室の博士研究員としてこの技術に取り組み始めました。 無害に透過する赤色および赤外線レーザー光線を使用 脳組織MOTE は、脳の電気信号をエンコードする小さな赤外線パルスを使用してデータを送信します。あ 半導体ダイオード アルミニウムガリウムヒ素でできており、光エネルギーを捕捉して回路に電力を供給し、光を放出してデータを通信します。これをサポートしているのが、日常のマイクロチップと同じ半導体技術を使用して構築された低ノイズアンプと光学エンコーダです。 MOTE は長さ約 300 ミクロン、幅約 70 ミクロンです。 「私たちが知る限り、これは測定を行う最小の神経インプラントです。 電気活動 「コードにパルス位置変調を使用することにより、たとえば衛星の光通信で使用されるのと同じコードを使用することで、通信に非常に少ない電力を使用しながら、データを光学的に正常に取り出すことができます。」とモルナー氏は述べています。 研究者らはまず培養細胞でMOTEをテストし、次にそれをマウスのバレル皮質（ひげからの感覚情報を処理する脳の領域）に移植した。 1 年間にわたって、このインプラントは、マウスが健康で活動的な状態を維持しながら、ニューロンからの電気活動のスパイクと、より広範なシナプス活動のパターンを記録することに成功しました。 「これを行う動機の一つは、従来の電極や光ファイバーが脳を刺激する可能性があることです」とモルナー氏は述べた。 「組織はインプラントの周囲を移動し、免疫反応を引き起こす可能性があります。私たちの目標は、画像化システムよりも高速に脳活動を捕捉しながら、画像化のためにニューロンを遺伝子組み換えする必要がなく、その混乱を最小限に抑えるためにデバイスを十分に小さくすることでした。」 モルナー氏は、MOTEの材料構成により、MRIスキャン中に脳から電気記録を収集できる可能性があるが、これは現在のインプラントではほとんど実現不可能であると述べた。この技術は、次のような他の組織での使用にも応用できる可能性があります。…