Умная пыль: тысячи микроскопических датчиков и приёмопередатчик внутри мозга
Ключ, который может открыть нам тайны мозга – это устройства, передающие информацию из нейронных сетей в реальном времени. Мы уже овладели мощными технологиями визуализации процессов мозга – функциональной магнитно-резонансной и позитрон-эмиссионной томографией . Но аппараты МРТ компактностью не отличаются. Уже давно ученые рассматривают возможность использовать для этих задачи имплантаты, но новая работа калифорнийских ученых предложила новаторскую идею вживляемых датчиков – «умная пыль», способная проникнуть в мозг, записывать данные и связываться с внешним миром, сообщает ExtremeTech.
Дунцзинь Сео (Dongjin Seo) и его коллеги по Калифорнийскому университету в Беркли описывают сеть миниатюрных (100 микрометров в диаметре) датчиков с микросхемами CMOS-памяти для измерения электрической активности окружающих нейронов. Вместо крошечной батареи, которая через короткое время разрядится, ученые придумали пьезоэлектрический материал, вырабатывающий электроэнергию из ультразвуковых волн. Этот процесс идет и в обратном направлении: «нейронная пыль» посылает информацию посредством звуковых волн высокой частоты. Всё устройство упаковано в полимер для достижения бионейтрадьности (и безвредности для организма).
Ультразвук будет гораздо безопаснее, чем посылать электромагнитные волны туда-сюда. Он передает существенно меньше энергии в окружающие ткани – сеть будет обеспечена энергией и средствами связи, при этом мозг и череп не будут нагреваться.
Человек может иметь тысячи таких устройств в тканях мозга, но они не будут работать без дополнительных компонентов. Более заметный субдуральный (расположенный под твердой мозговой оболочкой) приёмопередатчик будет посылать «пыли» ультразвуковые волны и ловить отраженный сигнал. Он также связывается (через тот же ультразвук) с внешним устройством, расположенном на голове: оно содержит аппаратуру для обработки данных, передатчик, работающий в широком диапазоне, память и батареи. Гораздо проще сменить батарейку в одном таком устройстве, чем в тысяче микроскопических датчиков внутри мозга.
«Умная пыль», по сути – устройство магнитно-резонансной томографии, работающее внутри мозга в круглосуточном режиме. Оно позволяет с легкостью осуществлять мониторинг активности нейронов, в медицинских и научных целях. В будущем технология телепатии, вероятно, будет строится на такой «умной пыли». В более обозримой перспективе она поможет во взаимодействии человека и компьютера.
Однако всё это звучит как футуристические проекты для постсингулярного мира. До практической реализации этой технологии еще далеко. Нужно сконструировать более мощные микроантенны для приёмопередачи ультразвуковых волн. Чтобы избежать побочных эффектов (нагревания мозга) нужно будет улучшить приёмопередатчики и пьезоэлектрические материалы. И самое главное – нужно придумать эффективный и безопасный способ доставки датчиков в мозг.
Да, «умная пыль» - это не та технология, с которой вы столкнетесь через год-другой, но, возможно, система сбора данных на основе имплантатов появится к тому времени, когда она вам вправду понадобится. Конечно, и роботы (если они придут к власти) могут использовать ее для управления нашим мозгом – но такие риски есть у любой технологии.
Артём Космарский nauka21vek.ru