Группа учёных из Технологического университета Чалмерса в Швеции, Университета Фрайбурга и Нидерландского института нейронаук разработала ультракомпактный нейроимплантат, электроды которого сравнимы по размеру с отдельным нейроном. Такой имплантат может длительно функционировать в организме без повреждений, что открывает новые возможности для будущих устройств, способных восстанавливать зрение у пациентов.
Когда человек теряет зрение, часто вред претерпевает лишь часть глаза, в то время как зрительная кора мозга остаётся активной и ожидает сигналы. Для восстановления зрения через стимуляцию мозга необходим имплантат с тысячами электродов, собирающих информацию для создания визуального изображения. Каждый электрод в таком устройстве фактически служит одним пикселем. «Создаваемое таким способом изображение не будет идентично тому, какое видит человек с нормальным зрением. Оно скорее напомнит светящиеся точки на тёмном фоне дорожного табло, в зависимости от получаемой информации. Качество изображения будет зависеть от количества электродов, питающих имплант», — поясняет Мария Асплунд, профессор биоэлектроники в Чалмерсе и руководитель проекта.
Этот зрительный имплантат можно сравнить с нитью, на которой последовательно расположены электроды. В долгосрочной перспективе планируется использовать несколько таких нитей, каждая с тысячами электродов, что является ключевым шагом в развитии технологии.
Идея электрического имплантата для восстановления зрения не нова и тестировалась ещё в 1990-х годах, однако ранее разработанные устройства страдали от множества недостатков, таких как большой размер, риск образования рубцов в мозге, жёсткость материалов и их коррозия со временем.
Создание экстремально маленького электрода, размером с нейрон, дало исследователям возможность уместить на имплантате большое количество электродов, обеспечивая тем самым детализированное изображение. Уникальная комбинация гибких и устойчивых к коррозии материалов обеспечивает долгосрочную работоспособность этого решения.
«Миниатюризация компонентов зрительных имплантатов критически важна, особенно когда речь идет о мелких электродах, необходимых для стимуляции обширных зон в зрительной коре мозга, — говорит профессор Асплунд. — Главный вопрос, стоящий перед нашей командой, заключался в том, возможно ли существование таких мелких электродов, достаточно маленьких и при этом эффективных. Результаты наших исследований подтвердили это».
Важной проблемой была коррозия металлов в имплантатах, что делает ключевым количество металла в устройстве. Новый электрический имплантат имеет толщину всего в несколько сотен нанометров, что снижает риск коррозии. Созданный сплав и проводящий полимер, образующий защитный слой на металле, значительно увеличивают устойчивость электрода к коррозии.