Магнитоэлектрическая стимуляции мозга

Магнитоэлектрическая стимуляции мозга

Несмотря на развитие глубокой стимуляции мозга с помощью проволочных электродов, многие исследователи обратились к подходам, имеющим в своей основе наночастицы для дистанционной неинвазивной стимуляции мозга. 10-мкг инъецируемой пыли обеспечивает доставку сотен 30-нм пылинок, которые в теории могут обеспечить покрытие, необходимое для полного контроля головного мозга. Надежная стимуляция нейронов может быть достигнута оптической или магнетической активацией наночастиц специального назначения. Для оптической активации используется определенный тип структурированного золота, а для глубокой магнитотепловой стимуляции мозга – оксид железа.

Существует несколько серьезных проблем этой технологии. Во-первых, они в основном рассчитаны на тепловой эффект. Хотя в нейроны добавлялись каналы реагирующих на тепло белков, чтобы уменьшить количество требуемого тепла, слишком много неизвестных вещей все еще вовлечены в процесс. Другим способом удаленно активировать нейроны является использование магнитного поля высокой интенсивности (TMS). Проблема TMS вы том, что для этого требуются поля с напряжением 10000 эрстед, чтобы получить эффект. Использование возможности наночастиц в интенсификации энергии может уменьшить уровень напряжения магнитного поля, не прибегая к тепловой стимуляции, уже разрабатывается в Международном Университете Флориды. Хитрость заключается в использовании нового вида наночастиц с магнитоэлектрическим эффектом.
Ранее ими было показано, как магнитоэлектрические наночастицы могут быть использованы в в качестве нетепловых наноразмерных активаторов для контролируемого распространения лекарств против ВИЧ в головном мозге. Теперь они продемонстрировали, что эти частицы могут применяться для стимуляции мозга мышей с использованием магнитного поля с напряжением всего 100 эрстед. Частицы были созданы с ядром из CoFe2O4 для повышения магнитного момента. Далее наночастицы делались биосовместимыми с помощью нанесения на них глицерина моноолеата.

Магнитоэлектрическая стимуляции мозга

Чтобы доставить наночастицы в мозг через поток крови, исследователи активировали  градиент магнитного поля 3000 Э/см с постоянным неодимовым магнитом на 30 минут. Этого было достаточно, чтобы около 10% частиц (примерно 20 миллиардов) осели в мозге. Затем они применили переменное магнитное поле, используя катушку с частотами 1-20 Гц. Это привело к модуляции ЭЭГ-сигналов, полученных из двух электродов, имплантированных в мозг мыши. Исследователи подсчитали, что нейроны, которые связались и наночастицы могут генерировать электрические поля до 1000 вольт / м.
Исследователи смогли получить изображения некоторых секций мозга, используя электронные микроскопы, чтобы убедиться, что частицы осели в нужных местах. У них также получилось показать однообразие размеров частиц и измерять их коэрцитивную и магнитную насыщаемость.
Поскольку магнитоэлектрические наночастицы еще не доступны коммерчески, желающим экспериментировать с ними, придется обращаться непосредственно к исследователям или создавать частицы самостоятельно. Но также для процесса нужны диагностические приборы. Теоретически модифицированная машина МРТ может обеспечить изображение, но она не портативна. Исследователи предполагают, что в конечном счете можно будет использовать когерентные антенны в голографическом режиме.
Но для полного нейрокомпьютерного интерфейса нужна возможность записывать данные нейронов. МРТ в теории может создавать электрическую карту мозга в режиме реального времени, используя наночастицы как контрастных агентов, но здесь необходима более продвинутая технология. Некоторые ученые предлагают применять оптическую рефлектометрию, чтобы считывать множественные нейроны через одно волокно.
В то время как объединение лучших считывающих и записывающих методов это задана на будущее, мы уже получаем первые изображения того, как будет выглядеть конечный нейрокомпьютерный интерфейс и ученые продолжают работать над этим вопросом. Стоит также отметить, что за возможность просмотра отчета о работе Международного Университета Флориды взимается плата $60. При этом действует разрешение всего 24 часа.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top