Инженеры Корнеллского университета в сотрудничестве с коллегами из Наньянского технологического университета разработали беспроводной нейроимплант, размер которого не превышает величину крупинки соли. Устройство под названием «MOTE» способно регистрировать электрическую активность мозга и передавать данные по оптическому каналу на протяжении года. Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Nature Electronics».
Миниатюризация до 300 микрон в длину и 70 микрон в ширину стала возможной благодаря отказу от традиционных радиопередатчиков в пользу оптоэлектроники. Основным элементом чипа стал полупроводниковый диод из арсенида алюминия-галлия. Этот компонент одновременно преобразует внешнее лазерное излучение в энергию для питания системы и генерирует ответные инфракрасные импульсы, кодирующие сигналы нейронов.
Для передачи информации ученые применили импульсно-позиционную модуляцию – протокол, используемый в спутниковой оптической связи. Такой подход позволил сократить энергопотребление до минимума. Красный и инфракрасный лазеры проходят через ткани организма без вреда для здоровья, обеспечивая стабильный канал трансляции данных из глубоких слоев мозга.
Компактность и отсутствие массивных металлических элементов делают устройство совместимым с магнитно-резонансной томографией. Обычные импланты часто создают помехи или перегреваются в сильном магнитном поле, тогда как «MOTE» позволяет вести запись активности мозга непосредственно во время сканирования. Это открывает новые возможности для комплексных медицинских исследований.
Разработчики предполагают, что в перспективе технология найдет применение не только в изучении коры головного мозга, но и для мониторинга состояния спинного мозга. Подобные микросенсоры могут быть интегрированы в элементы протезирования костей черепа или использованы как часть распределенных диагностических систем, работающих внутри тела без необходимости проводного подключения.
