„Neural Dust” sprawia, że ​​jesteśmy bliżej monitorowania stanu zdrowia w czasie rzeczywistym

Inżynierowie, którzy opracowali ten system, nazywają go „pyłem nerwowym”. To świetna nazwa. Jeśli kiedykolwiek przestaną być przełomowymi innowatorami, prawdopodobnie przejdą do marketingu.

Zespół pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, kierowany przez José Carmenę, neurologa, i Michela Maharbiza, inżyniera elektryka, po raz pierwszy wysunął hipotezę o możliwości zastosowania implantów wielkości milimetra - zasilanych ultradźwiękami - w artykule opublikowanym w czasopiśmie w 2013 r. arXiv. Teraz, dzięki eksperymentom potwierdzającym koncepcję, mogą zrewolucjonizować przyszłość wszczepialnych urządzeń do monitorowania medycznego.

W swoim artykule opublikowanym w lipcowym numerze czasopisma Neuron Zespół Maharbiza opisuje, w jaki sposób mogli podłączyć małe czujniki do nerwu kulszowego szczura, aby monitorować impulsy w czasie rzeczywistym. „Wielkim„ ah-ha ”było to, że zdaliśmy sobie sprawę, że zbudowanie systemu wykorzystującego ultradźwięki pozwoliło nam zbudować bardzo małe urządzenia” - mówi Maharbiz Odwrotność. „Te, które zademonstrowaliśmy, miały rozmiar milimetra lub mniejszy i teraz agresywnie je miniaturyzujemy”. Choć maleńki jest fajny, nie ma wiele dobrego, jeśli danych nie można wydobyć i użyć.

Pył nerwowy jest tak obiecujący, ponieważ według słów Marharbiza: „Twoje ciało jest dość przezroczyste dla ultradźwięków. Jesteśmy bardzo podekscytowani, że ultradźwięki zadziałały tak dobrze, jak zrobiły to. Wygląda na to, że w ten sposób można zbudować naprawdę małe implanty i coraz bardziej wygląda na to, że można zmodyfikować urządzenie, aby robić różne rzeczy ”.

„Możesz je umieścić w dowolnym miejscu”

Jego podniecenie jest namacalne, gdy mówimy o wielu różnych zastosowaniach, które ta technika mogłaby zaadaptować: „Możesz umieścić je w dowolnym miejscu i mogą zgłaszać rzeczy, które chcesz zmierzyć na temat organów, takich jak ciśnienie, równowaga pH i poziomy tlenu. Możesz użyć ich do interakcji z protezą lub zapewnić stymulację nerwów w celu leczenia problemów z pęcherzem i kontrolą mięśni ”, ale ostrzega, że ​​są to cele długoterminowe.

W najbliższym czasie zespół Maharbiza pracuje już nad udoskonaleniem zdolności czujnika do odczytywania pojedynczych neuronów, a nie całkowitych wystrzałów klastrów nerwowych. Pracują także nad dodaniem funkcjonalności do obwodu, aby stworzyć możliwości stymulacji nerwów, co jest niezbędnym krokiem w tworzeniu systemu zamkniętej pętli wymaganego dla bezprzewodowych interfejsów człowiek / maszyna.

Takie przełomy mogą pozwolić na większą swobodę ruchu ludziom takim jak Erik. Nie jest w stanie poruszyć mięśniami, więc aktualna technika dostępna dla ludzi takich jak ten Marine nie będzie dla niego działać. Opcja interfejsu dla Erika działa poprzez przewody połączone z implantami neuronowymi przez otwory w czaszce, co nie jest idealne. Istnieje nadzieja, że ​​pewnego dnia pył nerwowy może sprawić, że druty staną się przestarzałe.

Wszystko to jest możliwe dzięki specjalnym kryształom. Te skały, zwane kryształy piezoelektryczne, są wyjątkowe, ponieważ generują mały prąd elektryczny, gdy ich kształt jest zniekształcony. Inny składnik systemu, nieco większy (0,8 x 1 x 3 mm) implant, zwany mote, jest umieszczany tuż pod skórą i wytwarza wibracje ultradźwiękowe, aby stworzyć ten efekt. Kryształy wibrują, zniekształcają i zasilają maleńki obwód urządzenia sensorycznego wielkości cząstek.

Gdy obwód rejestruje działanie na tym, co monitoruje, odwraca proces. Dokonuje niewielkiej zmiany w wibracjach kryształu, a zmiana ta faluje z powrotem przez fale ultradźwięków z powrotem do mote, a następnie do transceivera na zewnątrz ciała i wreszcie komputera, który przetwarza sygnał - coś w rodzaju tego, jak sonar wysyła informacje z powrotem do Łódź podwodna.

Ponieważ nie ma przewodów i / lub wewnętrznych źródeł baterii, urządzenia te nie uszkadzają organizmu ani nie aktywują obrony immunologicznej tak bardzo, jak obecna, większa technologia. Teoretycznie przyszłe iteracje pyłu nerwowego mogą pozostać w człowieku, niezauważone, przez lata, a nawet dziesięciolecia, i dostarczać w czasie rzeczywistym informacji o tym, co dzieje się w środku, informując o leczeniu dowolnej liczby dolegliwości.

Pomijając wszystkie emocje i aplikacje science-fiction, Maharbiz przestrzega przed entuzjazmem ludzi zainteresowanych technologią: „Otrzymuję wiadomości e-mail przez cały czas, ludzie proszą mnie o wolontariat”. Podkreśla potrzebę protokołów bezpieczeństwa, testów wytrzymałości i badań klinicznych próby i że zdolności cyborga są bardzo dalekie.

„Podczas gdy zastosowania medyczne są potencjalnie bardzo duże, dopiero zaczynamy tę drogę.” Ta pierwsza tego rodzaju technika jest obiecująca, ale na naszej kolejnej wizycie u lekarza jesteśmy daleko od sprawdzania neuronalnych pyłów.