'Neural Dust' nas gura bliže implantiranom praćenju zdravlja u stvarnom vremenu

Inženjeri koji su razvili sustav nazivaju ga "neuralnom prašinom". To je sjajno ime. Ako se ikada umore od toga da budu revolucionarni inovatori, vjerojatno bi se mogli prebaciti na marketing.

Tim koji radi na Sveučilištu u Berkeleyu, na čelu s neuroznanstvenikom Joséom Carmenom, i Michel Maharbiz, inženjer elektrotehnike, prvo je teoretizirao mogućnost implantata veličine od milimetara - pogonjenih ultrazvukom - u radu iz 2013. koji je objavljen u časopisu arXiv, Sada, kroz eksperimente s dokazanim konceptom, oni su možda revolucionirali budućnost medicinskih uređaja za implantaciju.

U svom radu objavljenom u srpanjskom broju časopisa Neuron, Maharbizov tim opisuje kako su uspjeli spojiti male senzore u štakorski bedreni živac kako bi pratili impulse u stvarnom vremenu. "Veliki" ah-ha "je da smo shvatili da nam je izgradnja sustava koji koristi ultrazvuk omogućila izgradnju izuzetno malih uređaja," kaže Maharbiz. Inverzan, "One koje smo demonstrirale bile su veličine oko milimetra i sada ih agresivno minijaturiramo." Iako je sićušan, to ne čini mnogo dobro ako se podaci ne mogu izdvojiti i upotrijebiti.

Neuralna prašina je tako obećavajuća jer, kako kaže Marharbiz, „Vaše tijelo je prilično prozirno za ultrazvuk. Iznimno smo uzbuđeni što je ultrazvuk dobro funkcionirao. Izgleda kao da biste na ovaj način mogli izgraditi vrlo male implantate, a sve više izgleda da možete mijenjati uređaj da biste napravili razne stvari. ”

"Mogli biste ih smjestiti bilo gdje"

Njegovo uzbuđenje je opipljivo kada govorimo o mnogim različitim primjenama koje bi ova tehnologija mogla prilagoditi: „Mogli biste ih smjestiti bilo gdje i mogli bi izvijestiti o stvarima koje želite izmjeriti o organima, kao što su pritisak, pH ravnoteža i razina kisika. Možete ih upotrijebiti za interakciju s protezama ili osigurati stimulaciju živaca kako bi se liječili problemi kontrole mokraćnog mjehura i mišića ”, ali upozorava da su to dugoročni ciljevi.

U bliskom terminu Maharbizov tim već radi na poboljšanju sposobnosti senzora da čita pojedinačne neurone, a ne bruto otpušta živčane nakupine. Oni također rade na dodavanju funkcionalnosti krugu za stvaranje sposobnosti stimulacije živaca, što je nužan korak u stvaranju zatvorenog sustava potrebnog za bežična sučelja čovjek / stroj.

Takva otkrića mogla bi omogućiti više slobode kretanja ljudima poput Erika. On ne može pomicati svoje mišiće, tako da trenutna tehnologija dostupna ljudima kao što je ovaj marinac neće raditi za njega. Mogućnost sučelja za Erik djeluje kroz žice koje su navučene na neuronske implantate kroz rupe u lubanji, što nije idealno. Nada je da bi neuralna prašina jednog dana mogla učiniti te žice zastarjelim.

Sve je to omogućeno posebnim kristalima. Te stijene, zovu piezoelektrični kristali, jedinstveni su po tome što stvaraju malu struju električne energije kada je njihov oblik izobličen. Još jedna komponenta sustava, nešto veći (0,8x1x3 mm) implantat, nazvan trun, nalazi se odmah ispod kože i proizvodi ultrazvučne vibracije kako bi stvorio taj učinak. Kristali vibriraju, iskrivljuju i napajaju sićušni krug senzorske opreme veličine čestica.

Kada krug registrira radnju o tome što nadzire, on preokreće proces. To čini neznatnu promjenu vibracijama kristala i ta se promjena mijenja natrag kroz valove ultrazvuka natrag do trunke, zatim do primopredajnika izvan tijela i na kraju računalo koje obrađuje signal - kao da sonar šalje informacije natrag u podmornica.

Budući da nema žica i / ili unutarnjih izvora baterija, ovi uređaji ne oštećuju tijelo niti aktiviraju imunološku obranu jednako kao i sadašnju, veću tehnologiju. Teoretski, buduće iteracije neuralne prašine mogle bi ostati unutar osobe, neprimijećene, godinama, čak desetljećima, i pružiti povratnu informaciju u stvarnom vremenu o tome što se događa unutra, informirajući o liječenju bilo kojeg broja bolesti.

Osim uzbuđenja i znanstvene fantastike, Maharbiz upozorava da je entuzijazam među ljudima koji su zainteresirani za tu tehnologiju suzdržan: "Stalno dobivam e-poštu, ljudi traže od mene da se dobrovoljno javim." Naglašava potrebu za sigurnosnim protokolima, testovima trajnosti i kliničkim testovima. suđenja i da su kiborg sposobnosti daleko.

"Dok su medicinske primjene potencijalno vrlo velike, tek smo krenuli ovim putem." Ova prva tehnologija je obećavajuća, ali smo daleko od neuralnih prašina prilikom sljedećeg posjeta liječniku.