Новая форма жизни. Часть 2. Carbon
( 1часть)( 3часть)( 4часть)
Нанотрубки, моргеллоны, волокна, черви. О них теперь много говорят...
Почему волокна из углеродных нанотрубок - идеальные имплантируемые электроды для мозга
https://www.kurzweilai.net/hy-carbon-nanotube-fibers-make-ideal-implantable-brain-electrodes
CСтатья от 26 марта 2015 г.
Пары волокон углеродных нанотрубок были протестированы на предмет потенциального использования в качестве имплантируемых электродов для лечения пациентов с неврологическими расстройствами, такими как болезнь Паркинсона. Волокна, изобретенные в Университете Райса, оказались намного лучше металлических проводов, которые сейчас используются для стимуляции нейронов в головном мозге. (Источник: Лаборатория Паскуали)
Ученые из Университета Райса обнаружили, что волокна из углеродных нанотрубок, которые они разработали для авиакосмической промышленности, превосходят металлические и простые углеродные электроды для глубокой стимуляции мозга при неврологических расстройствах, таких как болезнь Паркинсона, и для взаимодействия мозг-машина с нейронными цепями в головном мозге.
Размер отдельных нанотрубок составляет всего несколько нанометров в поперечнике, но когда миллионы связаны в процессе, называемом мокрым прядением , они становятся нитевидными волокнами примерно на четверть ширины человеческого волоса.
Прочный как металл, но мягкий как шелк и обладающий высокой проводимостью
«Мы разработали эти волокна как высокопрочные материалы с высокой проводимостью» для аэрокосмических применений, где прочность, вес и проводимость имеют первостепенное значение, - сказал один из разработчиков Маттео Паскуали, химик и инженер-химик.
«Однако, взяв их в руки, мы поняли, что у них есть неожиданное свойство: они действительно мягкие, очень похожи на шелковую нить. Их уникальное сочетание прочности, проводимости и мягкости делает их идеальными для взаимодействия с электрическими функциями человеческого тела ».
Дизайн, совместимый с пудингом, может произвести революцию в имплантатах мозга
«Мозг в основном представляет собой консистенцию пудинга и плохо взаимодействует с жесткими металлическими электродами», - сказал Калеб Кемере, доцент Райса, который обладает опытом в моделях болезни Паркинсона на животных. «Мечта - иметь электроды такой же консистенции [как мозг], и именно поэтому мы очень взволнованы этими гибкими волокнами углеродных нанотрубок и их долговременной биосовместимостью».
Тесты на клетках, а затем на крысах с симптомами Паркинсона показали несколько преимуществ для волокон:
- Они стабильны и столь же эффективны, как коммерческие платиновые электроды, только при небольшой толщине.
- Мягкие волокна вызывали небольшое воспаление, что помогало поддерживать сильные электрические связи с нейронами, предотвращая рубцевание защитных сил организма и инкапсулируя место травмы.
- Волокна из углеродных нанотрубок с высокой проводимостью демонстрируют гораздо более благоприятный импеданс (аналогичный сопротивлению), чем современные металлические электроды, что позволяет использовать более низкие напряжения.
- Рабочий конец волокна - это оголенный кончик, ширина которого примерно равна ширине нейрона. Остальное покрыто трехмикронным слоем гибкого биосовместимого полимера с превосходными изоляционными свойствами.
- По словам Кемере, врачи, имплантирующие устройства для глубокой стимуляции мозга, начинают с записывающего зонда, способного «слушать» нейроны, которые испускают характерные сигналы в зависимости от их функций. Как только хирург находит нужное место, зонд удаляется, а стимулирующий электрод осторожно вставляется, но он «слишком велик для обнаружения какой-либо пиковой активности, поэтому в основном клинические устройства посылают непрерывные импульсы независимо от реакции мозга». Новые волокна углеродных нанотрубок упрощают имплантацию, поскольку они могут выполнять обе функции (отправлять и принимать сигналы),
Кемере предвидит замкнутую систему, которая может считывать нейронные сигналы и адаптировать стимулирующую терапию в режиме реального времени. Он планирует создать устройство со множеством электродов, к которому можно будет обращаться индивидуально, чтобы получить точный контроль над стимуляцией и мониторингом с помощью небольшого имплантируемого устройства.
Фонд Уэлча, Национальный научный фонд и Управление научных исследований ВВС поддержали исследование.
Реферат нейронной стимуляции и регистрации с помощью двунаправленных микроэлектродов из мягких углеродных нанотрубок
Разработка микроэлектродов, способных безопасно стимулировать и регистрировать нервную активность, является важным шагом в разработке многих протезных устройств, интерфейсов мозг-машина и методов лечения неврологических или опосредованных нервной системой расстройств. Металлические электроды неадекватны для миниатюризации, необходимой для достижения стимуляции и записи в масштабе нейронов, из-за их плохих электрохимических свойств, высокой жесткости и склонности к выходу из строя из-за усталости при изгибе. Здесь мы демонстрируем нейронную запись и стимуляцию с использованием волоконных электродов из углеродных нанотрубок (УНТ). Характеристики in vitro показывают, что контактное сопротивление волокон CNT значительно ниже, чем у современных металлических электродов, что делает их пригодными для регистрации активности отдельных нейронов без дополнительной обработки поверхности.Исследования in vivo хронических заболеваний на паркинсонических грызунах показывают, что микроэлектроды из волокон CNT стимулируют нейроны так же эффективно, как металлические электроды с в десять раз большей площадью поверхности, вызывая значительно сниженный воспалительный ответ. Те же микроэлектроды из волокна CNT могут записывать нейронную активность в течение нескольких недель, открывая путь для разработки новых многофункциональных динамических нейронных интерфейсов с долгосрочной стабильностью.
рекомендации:
связанный:
Click to view
Мозг^компьютерный интерфейс . Автор:Ванда Бенсон.
Человеко-компьютерные интерфейсы (HCI) стали повсеместными. Интерфейсы, такие как клавиатуры и мыши, используются ежедневно при взаимодействии с вычислительными устройствами (Ebrahimi et al., 2003).
В данном документе кремниевые нанотрубки как раз и рассматриваются в качестве средства соединения НКИ с мозгом человека. Никакой фантастики.
Рекомендую полистать ведь документ.
Это картинка из данной работы 2003 года :
а это видео от Илона Маска от февраля 2021:
https://www.researchgate.net/publication/331315865_Soft_and_MRI_Compatible_Neural_Electrodes_from_Carbon_Nanotube_Fibers
Нейронные электроды, совместимые с мягкой и магнитно-резонансной томографией (МРТ), позволяют проводить стабильные хронические электрофизиологические измерения и анатомические или функциональные МРТ-исследования всего мозга без вмешательства электродов в МРТ-изображения. Эти свойства важны для многих исследований, начиная от фундаментального нейрофизиологического изучения функциональных МРТ-сигналов и заканчивая исследованием хронического нейромодулирующего эффекта терапевтической глубокой стимуляции мозга. Здесь мы разрабатываем мягкие и МРТ-совместимые нейронные электроды с использованием волокон углеродных нанотрубок (УНТ) диаметром от ~20 мкм до ~5 мкм. Волоконные электроды CNT демонстрируют отличные межфазные электрохимические свойства и значительно меньшие артефакты МРТ, чем PtIr-электроды под 7,0-тонным МРТ-сканером. С помощью стратегии имплантации с помощью челнока мы показываем, что мягкие волоконные электроды CNT могут точно нацеливаться на определенные области мозга и записывать высококачественные единичные нейронные сигналы. Значительно, они способны непрерывно обнаруживать и изолировать одиночные нейрональные блоки от крыс на до 4~5 месяцев без смещать электрода, с значительно уменьшенными воспалительными реакциями мозга по сравнению с их твердыми двойниками металла. Кроме того, мы показываем, что из-за их высокой прочности на растяжение волоконные электроды CNT могут быть втянуты управляемо после вставки, что обеспечивает эффективный и удобный способ сделать многопозиционную запись или потенциально выбрать ячейки с определенными свойствами отклика. Стабильность хронической записи и совместимость с МРТ, а также их небольшие размеры обеспечивают волоконным электродам УНТ уникальные исследовательские возможности как для фундаментальных, так и для прикладных исследований в области нейробиологии.