'Neural Dust' bringt uns näher an die Echtzeitüberwachung der implantierten Echtzeit

Die Ingenieure, die das System entwickelt haben, nennen es "Neuralstaub". Es ist ein großartiger Name. Wenn sie jemals müde werden, bahnbrechende Innovatoren zu sein, könnten sie wahrscheinlich zum Marketing übergehen.

Das Team der University of California, Berkeley, angeführt von José Carmena, einem Neurowissenschaftler, und Michel Maharbiz, einem Elektroingenieur, theoretisierte zunächst die Möglichkeit von millimetergroßen Implantaten - angetrieben durch Ultraschall - in einer in der Zeitschrift veröffentlichten Arbeit von 2013 arXiv. Jetzt haben sie durch Proof-of-Concept-Experimente die Zukunft implantierbarer medizinischer Überwachungsgeräte revolutioniert.

In ihrem in der Juli-Ausgabe der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Neuron Maharbiz 'Team beschreibt, wie sie winzige Sensoren an den Ischiasnerv einer Ratte anschließen konnten, um Impulse in Echtzeit zu überwachen. "Das große" ah-ha "war, dass wir erkannten, dass der Bau eines Systems mit Ultraschall den Bau extrem kleiner Geräte ermöglichte", erzählt Maharbiz Inverse. „Die von uns demonstrierten waren etwa einen Millimeter groß, und wir verkleinern sie jetzt aggressiv.“ Obwohl tiny cool ist, ist es nicht gut, wenn die Daten nicht extrahiert und verwendet werden können.

Neuralstaub ist so vielversprechend, weil in den Worten von Marharbiz „Ihr Körper für Ultraschall ziemlich durchsichtig ist. Wir sind sehr aufgeregt, dass der Ultraschall so gut funktioniert hat. Es sieht wirklich so aus, als ob man auf diese Weise wirklich kleine Implantate bauen könnte, und es sieht zunehmend aus, als könnte man das Gerät modifizieren, um alle möglichen Dinge zu erledigen. “

"Sie könnten diese überall platzieren"

Seine Aufregung ist spürbar, wenn er über die vielen verschiedenen Anwendungen spricht, für die diese Technologie eingesetzt werden kann: „Sie können diese überall platzieren und sie können zurückmelden, was Sie über Organe messen möchten, wie Druck, pH-Wert und Sauerstoffgehalt. Sie könnten sie verwenden, um mit der Prothese zu interagieren oder Nervenstimulationen zur Behandlung von Blasen- und Muskelkontrollproblemen bereitzustellen. “Er warnt jedoch vor Langfristigkeit.

Kurzfristig arbeitet das Team von Maharbiz bereits daran, die Fähigkeit des Sensors, einzelne Neuronen zu lesen, zu verfeinern, anstatt die groben Zündung von Nervenclustern. Sie arbeiten auch daran, die Schaltung um Funktionen zur Nervenstimulation zu erweitern. Dies ist ein notwendiger Schritt bei der Schaffung eines geschlossenen Systems, das für drahtlose Mensch / Maschine-Schnittstellen erforderlich ist.

Solche Durchbrüche könnten Menschen wie Erik mehr Bewegungsfreiheit ermöglichen. Er ist nicht in der Lage, seine Muskeln zu bewegen, so dass die derzeitige Technologie, die Leuten wie diesem Marine zur Verfügung steht, für ihn nicht funktioniert. Die Schnittstellenoption für Erik funktioniert durch Drähte, die durch Löcher in seinem Schädel an neuronale Implantate gefädelt sind, was nicht ideal ist. Die Hoffnung ist, Neuralstaub könnte diese Drähte eines Tages obsolet machen.

All dies wird durch spezielle Kristalle ermöglicht. Diese Felsen, genannt piezoelektrische Kristalle sind einzigartig, da sie bei verzerrter Form einen geringen Strom erzeugen. Eine weitere Komponente des Systems, ein etwas größeres (0,8 x 1 x 3 mm) Implantat, genannt Mote, wird direkt unter der Haut platziert und erzeugt Ultraschallschwingungen, um diesen Effekt zu erzeugen. Die Kristalle vibrieren, verzerren und treiben den winzigen Kreis der Sensorik in Partikelgröße an.

Wenn der Schaltkreis eine Aktion für die Überwachung registriert, wird der Vorgang umgekehrt. Es verändert die Schwingungen des Kristalls geringfügig, und diese Veränderung springt durch die Ultraschallwellen zurück zu den Gegenständen, dann zu einem Transceiver außerhalb des Körpers und schließlich zu einem Computer, der das Signal verarbeitet - so, wie das Sonar Informationen an ein Signal zurücksendet U-Boot

Da es keine Kabel und / oder interne Batteriequellen gibt, schädigen diese Geräte den Körper nicht und aktivieren die immunologische Abwehr genauso stark wie die derzeitige, größere Technologie. Theoretisch könnten zukünftige Iterationen von Nervenstaub über Jahre, sogar Jahrzehnte, unbemerkt in einer Person verbleiben und ein Echtzeit-Feedback darüber liefern, was im Inneren vor sich geht, und über die Behandlung einer Reihe von Beschwerden informieren.

Maharbiz warnt, abgesehen von allen aufregenden und Science-Fiction-Anwendungen, den begeisterten Enthusiasmus der an der Technologie interessierten Menschen zurück Studien und diese Cyborg-Fähigkeiten sind weit weg.

„Obwohl die medizinischen Anwendungen möglicherweise sehr groß sind, beginnen wir gerade diesen Weg.“ Diese erstmalige Technologie ist vielversprechend, aber bei unserem nächsten Arztbesuch sind wir weit entfernt von Nervenstaubuntersuchungen.