Открытие искусственного нерва с откликом в 27 микросекунд прокладывает путь к смарт-протезам и терапии паралича

Команда исследователей из Сианьского транспортного университета и Технического университета Мюнхена представила высокочастотный искусственный нерв, превосходно воспроизводящий функции живых нервных клеток. Эта инновация, основанная на органических электрохимических транзисторах с однородной интеграцией, открывает новые горизонты для создания нейропротезов, интерфейсов «мозг-компьютер» и систем восстановления нервной ткани.

В основе искусственного нерва лежат вертикальные органические электрохимические транзисторы (ОЭКТ), которые создаются методом послойного нанесения на подложку. Эти транзисторы обладают уникальной структурой, где два взаимопроникающих материала создают плавный переход, позволяющий повысить эффективность передачи импульсов и значительно продлить сохранение энергии по сравнению с предыдущими аналогами.

Устройство впечатляет чрезвычайно быстрым откликом в 27 микросекунд, продемонстрировало частоту нестираемой памяти до 100 кГц и возможность долговременного сохранения состояния, что приближает его по характеристикам к живым нервам, функционирующим на высоких частотах. Интегрированная система совмещает сенсорные, процессорные и запоминающие способности, моделируя функциональность рецепторов и синапсов — основополагающих элементов нервной системы.

В отличие от предыдущих версий, где улучшение проводимости ионов или электронов обычно снижало способность к длительному удержанию заряда, новая структура позволила достичь прогресса в обоих направлениях. Для испытания устройства их имплантировали мышам с поврежденными нейронными функциями, и результаты продемонстрировали не только хорошую совместимость с организмом, но и успешное возобновление базовых рефлексов, включая реакцию на внешние стимулы.

Потенциальные применения данной технологии охватывают как медицинские, так и технологические области. В ближайшее время искусственные нервы могут стать основой для интеллектуальных протезов, управляемых сигналами из мозга, систем коммуникации для пациентов с параличом и устройств мониторинга нейроактивности. Однако предыдущие требует масштабирования экспериментов, оценивания долгосрочной безопасности и улучшения энергоэффективности.

Следующим этапом работы учёных станет проведение тестов технологии на более крупных животных и интеграция с уже существующими нейроимплантами.

Источник: iXBT