Исследователи из Южной Кореи и США разработали способ удалённого управления мозговой активностью сразу нескольких животных через Интернет. Учёные считают, что эта новая технология может ускорить исследования мозга, что поможет лучше изучить его основные функции, а также причины различных психоневрологических расстройств.
Междисциплинарная группа исследователей создала беспроводную экосистему, включающую, соответственно, беспроводные имплантируемые устройства и инфраструктуру "Интернета вещей" (IoT) собственной разработки.
Разработчики пишут, что их система предназначена для проведения сложных нейробиологических экспериментов через Интернет. Проще говоря, эта инновационная технология позволит учёным управлять мозгом животных из любой точки мира. (Что особенно актуально для пандемии, когда многие учёные вынуждены были работать из дома.)
"Эта новая технология в высшей степени универсальна и адаптируема. Она позволяет удалённо управлять многочисленными нейронными имплантатами и лабораторными инструментами в режиме реального времени или по заранее составленному расписанию без прямого вмешательства человека, – говорит старший автор исследования профессор Чон Чжэ-ун (Jae-Woong Jeong) из Школы электротехники южнокорейского университета KAIST. – Эти беспроводные нейронные устройства и оборудование, интегрированные с технологией Интернета вещей, обладают огромным потенциалом для науки и медицины".
Для настройки беспроводной экосистемы необходим только мини-компьютер с подключением к Интернету, который можно приобрести менее чем за 45 долларов (около 3 300 российских рублей по текущему курсу). Он будет обмениваться данными с беспроводными многофункциональными датчиками, которые можно вживлять в мозг, или другим привычным лабораторным оборудованием.
Для управления системой используются модули IoT.
Такая беспроводная технология, благодаря своей гибкости и универсальности, предлагает совершенно новые возможности использования.
Секрет её универсальности прост. Это минималистичное оборудование, глобальный удалённый доступ, возможность проведения спланированных экспериментов, автоматизация по выбору пользователя и возможность обработки больших объёмов информации.
"Пока у исследователей есть доступ к Интернету, они могут запускать, настраивать, останавливать, проверять и сохранять результаты крупных экспериментов в любое время и из любой точки мира. Они могут удалённо проводить крупномасштабные нейробиологические эксперименты на животных во многих странах, – отметил один из ведущих авторов работы доктор Раза Кази (Raza Qazi), исследователь KAIST и Университета Колорадо в Боулдере. – Низкая стоимость этой системы позволяет легко внедрять её, что поспособствует дальнейшему развитию инноваций во многих лабораториях".
Другой автор исследования, профессор Джордан МакКолл (Jordan McCall) из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, добавил, что эта технология может изменить то, как проводятся базовые нейробиологические исследования.
Сегодня, когда учёные изучают работу мозга млекопитающих, его функции им приходится изучать в неестественных условиях. Животное обездвижено или закреплено на подвижной платформе, в непосредственной близости от изучаемого существа постоянно находятся сотрудники лаборатории. Таким образом, животное не может действовать в естественной для себя среде.
Профессор МакКолл считает, что новая технология даст больше свободы: теперь проводить важные исследования можно будет без прямого взаимодействия человека с исследуемыми объектами.
В ходе тестирования этой инновационной системы исследователи провели ряд экспериментов с участием лабораторных мышей и крыс. Учёные дистанционно управляли пищевым и социальным поведением грызунов, а также двигательной активностью животных с беспроводными мозговыми имплантатами.
Авторы работы также добавляют, что эта экспериментальная автоматизация потенциально может помочь сократить количество животных, используемых в биомедицинских исследованиях. Это особенно важно, учитывая моральный долг и этические нормы, которые всё строже контролируются в научном сообществе .
Кроме того, исследователи считают, что эта беспроводная технология может открыть новые возможности для исследований мозга, фармацевтики и телемедицины: удалённого лечения заболеваний мозга и других органов.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering 25 ноября 2021 года.
Ранее мы писали о первом мозговом имплантате, который позволил управлять поведением мышей. Также мы рассказывали, как работает пластырь, собирающий данные с имплантатов в головном мозге. Кроме того, мы сообщали о создании в России федеральной программы развития интерфейсов "мозг-компьютер".
Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах "Наука" и "Медицина" на медиаплатформе "Смотрим".
