健康

最小の脳インプラントで長期の神経活動を監視できる

医療機器の極度の小型化により、長期の脳モニタリングに新たな方向性が開かれます。研究者らは、電池や物理的接続を必要とせずに機能するほとんど目に見えないインプラントを脳組織内で直接記録することで、神経活動を記録できることを示した。 によると、塩粒ほどの大きさの神経インプラントは、脳の電気活動を長期間にわたって記録し、伝達することができるという。 研究 コーネル大学の研究者がいくつかの学術機関と協力して実施しました。 この装置は生きた動物モデルでテストされ、動物の健康に影響を与えることなく、1 年以上安定して動作しました。 結果は雑誌に掲載されました ネイチャーエレクトロニクス。 MOTEと呼ばれるこのインプラントは、機能的なマイクロエレクトロニクスシステムがこれまで可能であったものよりもはるかに小さいサイズで動作できることを実証している。 この装置は長さ約 300 ミクロン、幅 70 ミクロンで、単一の塩の上に置くことができます。電池や配線を必要とせず、光のみで動作します。 MOTE は、脳組織を安全に通過できる赤色レーザー光と赤外線レーザー光を動力源としています。データは、脳から記録された電気信号をエンコードした赤外線の短いパルスを通じて送信されます。 このシステムの重要な要素は、ガリウムアルミニウムヒ素 (AlGaAs) で作られた半導体ダイオードで、光を捕捉して回路に電力を供給し、光出力信号を生成します。このデバイスには、電気的なバックグラウンド ノイズを最小限に抑えるように設計されたアンプと、現代のマイクロチップで使用されているものと同様の技術で作られた光学式エンコーダも含まれています。 研究者らはまず培養細胞でインプラントをテストし、次にそれをマウスの皮質、つまりひげからの感覚情報を処理する領域に移植した。 1 年間にわたって、インプラントは個々のニューロンの放電とシナプス活動の広範なパターンの両方を記録したが、動物は活動を続け、障害の兆候を示さなかった。 この研究の著者らは、主な目的の1つは従来のインプラントに伴う脳への刺激を軽減することであったと強調している。 従来の電極と光ファイバーは、脳がインプラントの周囲を移動するときに組織反応を引き起こす可能性があります。極度の小型化は、イメージング法よりも速く、ニューロンの遺伝子改変を必要とせずに電気活動を捕捉する能力を維持しながら、この相互作用を制限することを目的としています。 研究者らによると、使用された材料により、将来的には、現在のインプラントでは困難な、MRI検査中の脳の電気的記録の作成が可能になる可能性があるという。 この技術は、脊髄などの他のタイプの組織に適用したり、人工器官構造に埋め込まれた光電子部品を含む用途に統合したりすることもできます。 このタイプのインプラントのアイデアは 2001 年に最初に考案されましたが、その開発はニューロテクノロジー分野における学際的な協力の枠組みの中で、過去 10 年間に加速されました。 #最小の脳インプラントで長期の神経活動を監視できる