매우 작은 임플란트로 뇌 신호를 읽고 전송할 수 있음

소금 한 알보다 작은 뇌 임플란트는 1년 이상 신경 활동을 무선으로 기록하고 전송할 수 있어 장기적인 뇌 모니터링 연구에 큰 발전을 가져왔습니다.코넬대학교 연구진이 개발한 이 장치는 마이크로스케일 광전자 테더리스 전극(MOTE)이라고 불립니다.전선이나 부피가 큰 장비 없이 뇌 신호를 지속적으로 추적할 수 있습니다.

회로에 전력을 공급하기 위해 뇌 조직을 통과하는 무해한 적외선 레이저 빔을 사용하여 작동합니다.동일한 빛 에너지는 뉴런의 전기 신호를 인코딩하는 적외선의 작은 펄스를 통해 데이터를 다시 보내는 데에도 사용됩니다.이 설계를 통해 장치는 배터리나 케이블 없이 뇌 내부에서 작동하여 조직에 대한 간섭을 줄일 수 있습니다.

알루미늄 갈륨 비소로 제작된 임플란트의 반도체 다이오드는 전력을 공급하기 위해 빛을 포착하고 통신을 위해 방출합니다.또한 표준 마이크로칩 기술을 기반으로 한 저잡음 증폭기와 광학 인코더가 포함되어 있어 최소한의 에너지 사용으로 정확한 신호 기록이 가능합니다.

이 장치는 먼저 세포 배양에서 테스트되고 나중에 쥐에 이식되어 수염의 감각 입력을 처리하는 뇌 영역을 목표로 합니다.1년에 걸쳐 동물이 건강하게 유지되는 동안 뉴런 스파이크와 더 넓은 시냅스 신호를 지속적으로 기록합니다.작은 크기와 무선 작동은 뇌 조직의 면역 반응을 유발할 수 있는 더 큰 전극이나 광섬유로 인한 자극을 방지하는 것을 목표로 합니다.

MOTE의 디자인은 MRI 스캔 중에 데이터 수집을 지원할 수도 있는데, 이는 기존 임플란트에서는 불가능합니다.연구원들은 인공 두개골 플레이트를 사용하여 척수 연구 및 지속적인 신경 모니터링에 시스템을 적용할 계획입니다.전체 연구는 Nature Electronics에 게재되어 장기적이고 최소 침습적인 뇌-기계 인터페이스를 향한 진전을 강조합니다.