01.11.2020

«Резиновые» электроды помогут лучше считывать сигналы с мозга

Буквально вчера мы сообщали о новом исследовании по преобразованию электрических импульсов в коре головного мозга в понятную речь. В этом исследовании использовались по 250 вживленных в мозг каждого пациента электродов. Учёные из США и Китая предлагают поменять металлические электроды на более безопасные для тканей мозга мягкие электроды из резиноподобных полимеров. И не просто предлагают, а представляют технологию их производства.

Мягкие электроды для мозга (MIT)

Мягкие электроды для мозга (MIT)

Электрические сигналы в мозге проявляют себя перемещением ионов. Выработанные нейроном ионы попадают на металлические контакты электродов и обнаруживают нервную деятельность в прослушиваемом участке. Беда в том, что мягкие ткани мозга могут воспаляться в месте контакта с металлом зонда и вызывать появление рубцовой ткани. Мягкие полимерные электроды избавили бы пациентов от такой напасти. Но они должны быть не только безопасными, но также иметь возможность улавливать ионы и быть токопроводящими.

Международная американо-китайская группа учёных во главе с профессором Массачусетского технологического института Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) разработала безопасную для пациентов альтернативу. За основу будущих мягких электродов был взят электропроводящий полимер PEDOT:PS. В обычном состоянии это жидкое вещество с высокой текучестью и предназначено для нанесения покрытий. Учёные предложили использовать PEDOT:PS в качестве строительного материала для отдельных электродов.

Сначала с помощью сублимационной сушки (сушка замораживанием) из PEDOT:PS удалялся жидкий компонент. В результате получалась матрица из токопроводящих нановолокон. Затем эти волокна растворялись в воде в смеси с органическим растворителем. На выходе получался вязкий гидрогель, который можно было использовать в качестве «чернил» в 3D-принтере.

Результат печати токопроводящими чернилами электродов вы можете увидеть на фотографии выше. Полученные таким способом мягкие электроды были проверены на мозге живой мыши. Электрод смог зафиксировать активность одиночного нейрона. Такая высокая точность была достигнута за счёт того, что пористая структура мягкого электрода даёт возможность улавливать отдельные ионы всем объёмом, а не только контактной поверхностью.

Иллюстрация Nature Communications

Иллюстрация Nature Communications

Безусловно, использование даже мягких электродов требует хирургического доступа к живым тканям мозга. Но это всё равно лучше, чем втыкать в живой мозг иглы зондов. Данные об исследовании, добавим, были опубликованы в издании Nature Communications.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

Поделиться ссылкой: