'Neural Dust' skubber os tættere på Implanted Realtime Health Monitoring

De ingeniører, der udviklede systemet kalder det "neuralt støv." Det er et godt navn. Hvis de nogensinde træt af at være banebrydende innovatører, kunne de nok overgå til markedsføring.

Teamet, der arbejder ved University of California, Berkeley ledet af José Carmena, en neurovidenskabsmand, og Michel Maharbiz, en elektroingeniør, teoretiserede først muligheden for millimeterstørrelsesimplantater - drevet af ultralyd - i et 2013-papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet arXiv. Nu, gennem eksperimenter af konceptet, kan de have revolutioneret fremtiden for implanterbare medicinske overvågningsenheder.

I deres papir udgivet i juli-udgaven af ​​tidsskriftet neuron, Maharbiz team beskriver hvordan de kunne forbinde små sensorer til en rotte s sciatic nerve til at overvåge impulser i realtid. "Den store" ah-ha "var, at vi indså, at der byggedes et system, der brugte ultralyd, tillod os at bygge ekstremt små enheder," fortæller Maharbiz Inverse. "Dem vi viste var en millimeter i størrelse eller så, og vi aggressivt miniaturiserer dem nu." Mens lille er køligt, gør det ikke meget godt, hvis dataene ikke kan udvindes og bruges.

Neuralt støv er så lovende, for i Marharbiz ord: "Din krop er ret gennemsigtig til ultralyd. Vi er meget glade for, at ultralyd fungerede så godt som det gjorde. Det ser virkelig ud som om du kunne bygge rigtig små implantater på denne måde, og det ser i stigende grad ud til at du kan ændre enheden til at gøre alle mulige ting."

"Du kunne placere disse steder hvor som helst"

Hans spænding er håndgribelig, når man taler om de mange forskellige applikationer, denne teknologi kan tilpasses til at udføre: "Du kan placere disse steder hvor som helst, og de kunne rapportere ting, du vil måle om organer, såsom tryk, pH balance og iltniveau. Du kan bruge dem til at interagere med protese eller give nervestimulering til at behandle problemer med blære og muskelkontrol, "men han advarer om, at disse er langsigtede mål.

På kort sigt arbejder Maharbiz team allerede for at forfine sensorens evne til at læse individuelle neuroner, snarere end brutale affyringer af nerveklynger. De arbejder også for at tilføje funktionalitet til kredsløbet for at skabe nerve stimuleringsfunktioner, et nødvendigt skridt i at skabe et lukket kredsløbssystem, der kræves til trådløse man / maskininterfaces.

Sådanne gennembrud kunne give mere bevægelsesfrihed til mennesker som Erik. Han kan ikke flytte sine muskler, så den nuværende teknologi, der er tilgængelig for mennesker som denne Marine, vil ikke virke for ham. Interfaceindstillingen for Erik opererer gennem ledninger, der er gevindskåret til neurale implantater gennem huller i hans kranium, hvilket ikke er ideelt. Håbet er, at neuralt støv en dag kunne gøre disse ledninger forældede.

Alt dette er alt muligt gjort af specielle krystaller. Disse klipper kaldes piezoelektriske krystaller, er unikke ved at de genererer en lille strøm af elektricitet, når deres form er forvrænget. En anden del af systemet, et lidt større (0,8x1x3 mm) implantat, kaldet en mote, placeres lige under huden og producerer ultralydsvibrationerne for at skabe denne effekt. Krystallerne vibrere, forvrænges og styrker det lille kredsløb på det partikelformede sensoriske udstyr.

Når kredsløbet registrerer en handling på, hvad den overvåger, vender den processen om. Det gør en lille ændring i krystalets vibrationer, og denne ændring skifter tilbage gennem ultralydsbølgerne tilbage til moden, så til en transceiver uden for kroppen og endelig en computer, der behandler signalet - ligesom om, hvordan sonar sender information tilbage til en undervandsbåd.

Da der ikke er ledninger og / eller interne batterikilder, beskadiger disse enheder ikke kroppen eller aktiverer immunologiske forsvar så meget som den nuværende, større teknologi. Teoretisk kan fremtidige iterationer af neuralt støv forblive inde i en person, ubemærket, i årevis, endog årtier, og give realtids tilbagemelding af, hvad der foregår indenfor og informere om behandlingen af ​​et hvilket som helst antal lidelser.

Alle spændings- og sci-fi-applikationer sidder, Maharbiz advarer modbevidsthed blandt folk, der er interesseret i teknologien: "Jeg får hele tiden e-mails, folk spørger mig om at frivilligt." Han understreger behovet for sikkerhedsprotokoller, holdbarhedsprøver og kliniske forsøg og at cyborg evner er langt væk.

"Selv om de medicinske applikationer er potentielt meget store, begynder vi lige ned ad denne vej." Denne førsteklasses teknologi er lovende, men vi er langt væk fra neurale støvkontroller på vores næste læge besøg.