Инженеры из Корнеллского университета (Cornell University) разработали нейроимплант настолько маленький, что он буквально помещается на крупинке соли. Устройство способно регистрировать электрическую активность мозга и передавать данные наружу без проводов, причём в экспериментах такая система работала более года. Работа опубликована в журнале Nature, а сам проект описан как первый в своём классе микромасштабный беспроводной имплант для хронической нейрорегистрации.
Авторы назвали устройство MOTE — microscale optoelectronic tetherless electrode, то есть микромасштабный оптоэлектронный электрод без проводного соединения. Разработку возглавили Альоша Молнар (Alyosha Molnar) из Корнеллского университета (Cornell University) и Сунву Ли (Sunwoo Lee), который ранее работал в его лаборатории, а затем продолжил проект уже в Наньянском технологическом университете (Nanyang Technological University).
Как устроен имплант
Размеры действительно микроскопические: примерно 300 микрон в длину и 70 микрон в ширину. По словам авторов, это самый маленький известный нейроимплант, который может не просто улавливать электрическую активность мозга, а ещё и передавать её наружу в беспроводном режиме.
Работает система за счёт красного и инфракрасного лазерного света, который проходит через ткань мозга и безопасно подаёт энергию устройству. В ответ имплант испускает короткие импульсы инфракрасного света, в которых закодированы зарегистрированные сигналы. В основе MOTE — полупроводниковый диод из алюмо-галлиевого арсенида; он одновременно участвует и в захвате поступающего света, и в передаче данных. Внутри также размещены малошумящий усилитель и оптический кодировщик, изготовленные по тем же принципам, что и обычные микрочипы.
Альоша Молнар (Alyosha Molnar) отметил, что для передачи используется pulse-position modulation — тот же принцип, который применяют, например, в оптической спутниковой связи. За счёт этого устройству требуется очень мало энергии, а сигнал при этом всё равно удаётся стабильно считывать.
Методы исследования
Иными словами, речь не о концепте на бумаге и не о кратком лабораторном тесте на часы. Авторы показывают, что настолько миниатюрная микроэлектронная система может работать в живом организме длительно, а не эпизодически. Это и делает разработку особенно заметной.
Почему это важно
Главный смысл разработки — в радикальной миниатюризации. Современные нейроинтерфейсы часто ограничены размерами, проводами, нагревом, несовместимостью с отдельными методами визуализации и общим неудобством для длительного применения. Здесь же показано, что считывание активности мозга можно сделать на масштабе, который раньше казался почти непрактичным.
По словам авторов, материалы MOTE потенциально могут позволить регистрировать мозговую активность даже во время МРТ, что для многих существующих имплантов остаётся большой проблемой. Кроме того, технологию теоретически можно адаптировать не только для мозга, но и, например, для спинного мозга или других биоинтегрируемых сенсорных систем. В будущем её также рассматривают в сочетании с имплантируемыми оптоэлектронными платформами, включая конструкции, встроенные в искусственные костные пластины черепа.
Что это может дать медицине
Пока это не клинический прибор для пациентов и не готовый потребительский нейроинтерфейс. Но направление очень серьёзное. Если такие системы удастся масштабировать и безопасно адаптировать для человека, они могут пригодиться для длительного мониторинга мозговой активности, более точных интерфейсов «мозг-компьютер», нейропротезирования и наблюдения за неврологическими заболеваниями. Тут, конечно, до практики ещё путь не в два шага. Но шаг, прямо скажем, очень заметный.
Заключение
Разработка Корнеллского университета (Cornell University) показывает, что нейроэлектроника продолжает стремительно уменьшаться — уже до размеров, сравнимых с крупинкой соли. При этом речь не о декоративной миниатюрности, а о работающем устройстве, которое может длительно считывать мозговую активность и передавать её без проводов. Если технология подтвердит свою надёжность в следующих этапах исследований, она может заметно изменить подходы к нейромониторингу и созданию новых биоэлектронных систем.
Тематическая перекрёстная ссылка
Ранее исследователи уже сообщали о другом прорыве в миниатюризации нейроинтерфейсов — системе, которая переводит нейронную активность в текст. Подробнее об этом можно прочитать в материале МКБ-11: Миниатюрный интерфейс, соединяющий мозг и компьютер, преобразует мысли в текст.
Литература
Lee S., Ghajari S., Sadeghi S. et al. A subnanolitre tetherless optoelectronic microsystem for chronic neural recording in awake mice // Nature. 2025. Vol. 8. P. 1259–1271. DOI: 10.1038/s41928-025-01484-1.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;