Японские ученые рассказали про новое вживляемое устройство, размером не больше толщины обычной монеты, которое можно использовать для управления мозговыми сигналами. Этот мини чип преобразует инфракрасный свет в голубой свет, чтобы управлять нервной деятельностью и его можно назвать самым маленьким и самым легким оптическим беспроводным биологическим устройством. Более подробно о нем можно прочитать в специализированном журнале AIP Advances.
На протяжении уже нескольких веков доподлинно известно, что с помощью определенных химических веществ можно изменять поведение нервной системы как животных так и человека. Но оптогенетики уже доказали, что тоже самое можно провернуть с помощью простого света. Доказано, что свет может активировать определенный белок в мозге, чтобы изменить мозговые структуры. Ученым уже удалось опробовать это на практике, на грызунах. С помощью вживленного оптического устройства они смогли управлять поведением мышей используя только свет с определенной длинной волны в качестве возбудителя. Но, до последнего времени, такие устройства были очень громоздкими и были похожи на каски или шлемы, которые одевались на головы подопытных и для них были очень тяжелыми, причиняя животным беспокойство и быстро утомляя их.
Профессор Такаши Токуда из Института Науки и Технологии Нары занимался изучением вопроса уменьшения размеров вживляемых оптических устройств. «Размер — это всегда своего рода вызов. «Никому не нравятся большие импланты, конечно если мы не говорим о пластической эстетической хирургии :)», говорит профессор.
Процессу заметного уменьшения вживляемых устройств препятствовала зависимость от электромагнетизма. В таких устройствах, напряжение, с уменьшением размера приводило к ограничению мощности. В то время как в фотоэлектрических приборах напряжение остается неизменным вне зависимости от размера самого устройства.
Новый прибор, созданный командой исследователей во главе с Такаши Токуда, использует дополнительный металооксидовый полупроводник, который управляет фотоэлектрическим источником энергии. «Мы поместили два набора фотоэлектрических элементов на полупроводниковые микросхемы. Десят элементов отвечают за питание и семь за смещение».
Устройство оснащено InGan светодиодами, которые способны выдавать голубой свет. Но его основное различие от подобных аппаратов состоит в том, что активировать его можно с помощью инфракрасного света. Инфракрасный свет сейчас используется в большом количестве разнообразных терапевтических процедур, т.к. он может проникать глубоко в тело, а вот голубой свет не обладает такими способностями. Таким образом это миниатюрное устройство можно вживлять на глубину нескольких сантиметров и легко управлять им.
1 куб.мм и 2,3 мг это на порядок меньше чем любое известное сегодня устройство, что дает право Такаши Токуда назвать его «Самым маленьким в мире беспроводным оптическим нейростимулятором.» Но не смотря на все, этот прибор еще нужно дорабатывать и совершенствовать. «Устройство сейчас можно использовать только для одной импульсной стимуляции. Большинство оптогенетиков используют множественные импульсы. Нам еще нужно улучшить систему питания и эффективность преобразования», рассказал Токуда.