Cercetătorii de la Universitatea Cornell, împreună cu colaboratorii lor, au dezvoltat un implant neuronal de dimensiuni microscopice, care poartă denumirea de electrod optoelectronic fără fir la scară micro (MOTE). Acest dispozitiv este descris drept cel mai mic implant neural capabil să transmită wireless datele privind activitatea creierului, având dimensiuni de aproximativ 300 de microni lungime și 70 de microni lățime, suficient de mic încât să se poată așeza pe un bob de sare.
Avansul tehnic, prezentat în revista Nature Electronics, demonstrează că sistemele microelectronică pot funcționa la o scară extrem de redusă. Dispozitivul utilizează fascicule de lasere roșii și infraroșii care trec sigur prin țesutul cerebral. Datele sunt transmise înapoi prin emisia de impulsuri mici de lumină infraroșie, care codifică semnalele electrice ale creierului. La baza dispozitivului se află o diodă semiconductoră din arseniură de aluminiu-galiu (AlGaAs), care captează lumina pentru a alimenta sistemul și emite lumină pentru a transmite date.
„În măsura în care știm, acesta este cel mai mic implant neural care măsoară activitatea electrică a creierului și apoi o raportează wireless”, a declarat Alyosha Molnar, profesor în Școala de Inginerie Electrică și Computer Science de la Cornell, care a condus proiectul împreună cu Sunwoo Lee, asistent universitar la Nanyang Technological University. „Folosind modulația poziției impulsurilor pentru cod — același cod utilizat în comunicațiile optice pentru sateliți — putem folosi foarte puține puteri de comunicare și totuși obține cu succes datele înapoi optic”, a adăugat Molnar.
Pentru testarea dispozitivului, cercetătorii au folosit inițial culturi de celule, iar ulterior l-au implantat în cortexul barbilor al șoarecelor, partea creierului care procesează informațiile senzoriale prin mustăți. Pe parcursul unui an, MOTE a reușit să înregistreze activitatea neuronilor în timp ce șoarecii au rămas sănătoși și activi. Studiul publicat în Nature Electronics subliniază capacitatea acestui micro-sistem optoelectronic de a realiza înregistrări neurale cronice (365 de zile) la șoarecii treji.
Molnar a explicat că compoziția materialelor utilizate de MOTE ar putea permite cercetătorilor să înregistreze activitatea creierului în timpul scanărilor RMN, o procedură care nu este posibilă cu implanturile actuale. Tehnologia ar putea fi adaptată și pentru alte părți ale corpului, inclusiv coloana vertebrală, și ar putea fi combinată ulterior cu inovații precum opto-electronice integrate în plăcile artificiale ale craniului.