MOTE je mikrooptoelektronski implant sa Cornell univerziteta, dug 300 μm i širok 70 μm, koji enkodira neuronske signale u infracrvene svetlosne impulse i bežično ih prenosi koristeći minimalnu energiju. Testiran je u ćelijskim kulturama i kod miševa, gde je više od godinu dana uspešno beležio neuronsku aktivnost. Materijali i dizajn smanjuju iritaciju tkiva i omogućavaju kompatibilnost sa MRI. Primene mogu obuhvatiti i druga osetljiva tkiva, ali ljudske studije su još uvek neophodne.
MOTE — mikroimplant manji od zrna pirinča koji bežično čita moždanu aktivnost
MOTE: mikroimplant koji menja pristup snimanju mozga
Istraživači sa Cornell univerziteta predstavili su novi mikrooptoelektronski implant nazvan MOTE (microscale optoelectronic tetherless electrode) koji je toliko mali da stane na zrno pirinča. Rad je objavljen u časopisu Nature Electronics, a tim tvrdi da je reč o najmanjem implantatu koji meri električnu aktivnost mozga i bežično je prenosi.
Dimenzije i princip rada: MOTE je dugačak oko 300 μm i širok 70 μm (otprilike širina ljudskog dlačnog vlakna). Uređaj enkodira neuronske signale u impulse infracrvenog svetla i optički ih šalje kroz tkivo i kost do spoljnog prijemnika, koristeći vrlo malu količinu energije. Prenos podataka vrši se pomoću pulse‑position modulation (modulacija položaja pulsa), tehnike koja se koristi i u optičkim satelitskim komunikacijama.
Gradnja i napajanje: MOTE se zasniva na poluprovodničkoj diodi od aluminijum‑galijum‑arsenida (AlGaAs) koja može i da sakuplja svetlosnu energiju za napajanje i da emituje svetlosne signale za prenos podataka. Uz diodu je integrisano niskosumno pojačalo i optički enkoder koji omogućavaju precizno čitanje i prenos neuralnih signala.
„Koliko znamo, ovo je najmanji neuralni implantat koji meri električnu aktivnost u mozgu i bežično je prenosi napolje,“ rekao je elektroinženjer i koautor studije Alyosha Molnar.
Testiranja i rezultati: Tim je prvo testirao MOTE u laboratorijskim ćelijskim kulturama, a zatim u miševima. Implant je postavljen u barrel korteks — regiju mozga zaduženu za obradu senzornog inputa sa brkova — i tokom više od godinu dana uspešno je beležio pojedinačne neuronske spikeove i širu sinaptičku aktivnost kod aktivnih, zdravih životinja.
Prednosti u odnosu na postojeće pristupe: Za razliku od mnogih tradicionalnih implanta, MOTE je optički i ne sadrži velike metalne vodove, što smanjuje mehaničko iritiranje tkiva i potencijalni imuni odgovor. Materijali i dizajn takođe omogućavaju da implant ne ometa snimanja koja koriste jak električni i magnetski uticaj, poput MRI, što je česta prepreka kod konvencionalnih uređaja.
Moguće primene i ograničenja: Autori navode da se osnovni dizajn MOTE-a može prilagoditi za praćenje i drugih osetljivih tkiva (npr. kičmene moždine) ili integraciju u veštačke kosti lobanje. Važno je istaći da su testovi do sada izvedeni u ćelijskim kulturama i na miševima — primena kod ljudi zahteva dodatne studije bezbednosti, skaliranja i regulativne odobrenja.
Zaključak: MOTE predstavlja obećavajući korak ka manje invazivnim, hroničnim i bežičnim rešenjima za snimanje moždane aktivnosti. Njegova kombinacija mikroskopske veličine, niskog energetskog zahteva i optičkog prenosa podataka može omogućiti nove istraživačke i kliničke primene, ali je dalji razvoj i procena neophodna pre kliničke upotrebe kod ljudi.
Pomozite nam da budemo bolji.
