Несколько пространственно разнесённых точек позволяют исследовать время распространения сигнала, его направление и корреляцию активности. NeuroBond рассматривает возможность создания таких точек непосредственно в выбранных областях периферического нервного ствола.
Чем ближе интерфейс расположен к нервным волокнам, тем потенциально точнее может быть регистрация локальной активности. Но долговременный физический контакт устройства с живой тканью создаёт отдельную инженерную и биологическую задачу.
Имплантация электрода или другого искусственного объекта сопровождается повреждением ткани и реакцией организма на инородный материал. В долгосрочном интерфейсе необходимо учитывать воспаление, фиброзную реакцию, механическое взаимодействие устройства с тканью и изменение характеристик контакта.
Электрод работает только тогда, когда сохраняются необходимые характеристики взаимодействия между его поверхностью и окружающей тканью. Изменение структуры ткани вокруг интерфейса потенциально способно изменять параметры регистрации и стимуляции.
Некоторые архитектуры требуют проводников, соединителей или других элементов, обеспечивающих связь имплантированной части системы с внешней электроникой. Если система имеет постоянный чрескожный тракт, он дополнительно создаёт отдельную проблему инфекционной безопасности.
NeuroBond исследует другую архитектуру. Вместо того чтобы рассматривать длинный проводящий электрод как постоянный канал между нервом и внешней электроникой, предлагается исследовать возможность использования локальных пассивных микрометок и внешней системы регистрации.
В рамках концепции NeuroBond предлагается экспериментально исследовать возможность использования микроструктур на основе галлия (Ga) в качестве локальных пассивных меток. Предполагается исследовать размещение таких меток в выбранных областях периферического нервного ствола и возможность их обнаружения и взаимодействия с внешней системой.
Размещение микрометки внутри нервного ствола само по себе является инвазивной процедурой. Поэтому NeuroBond не рассматривает такую архитектуру как полностью неинвазивную. Принципиальное отличие исследуемой концепции заключается в другом: после размещения локальной метки предполагается исследовать возможность её дальнейшего взаимодействия с внешней системой без постоянного физического проводника, соединяющего эту точку с внешней электроникой. Таким образом, задача состоит не в устранении первоначального вмешательства, а в исследовании возможности исключить хронический проводной путь из последующей эксплуатации интерфейса.
Если несколько микрометок могут быть независимо локализованы внешней системой, последовательность их отклика потенциально позволяет исследовать распространение активности вдоль выбранного нервного пути.
Первая пространственно известная область регистрации.
Сравнение времени отклика со следующей областью.
Исследование направления распространения активности.
Корреляция нескольких последовательных событий.
Сравнение моментов регистрации события в разных физических точках.
Последовательность отклика потенциально позволяет определять направление распространения активности.
Сопоставление сигналов нескольких точек позволяет исследовать, относятся ли зарегистрированные события к одной распространяющейся активности.
Архитектура остаётся исследовательской гипотезой. До перехода к биологическому применению необходимо экспериментально проверить как физические свойства системы, так и безопасность самой метки.
Можно ли надёжно различить отдельную микрометку через моделируемую окружающую ткань?
Насколько близко могут находиться две точки, оставаясь различимыми для внешней системы?
Сохраняет ли исследуемая метка заданное положение во времени?
Не происходит ли перемещение материала из первоначальной области размещения?
Как окружающая нервная ткань реагирует на конкретную форму, размер, поверхность и химическое состояние исследуемого материала?
Сохраняются ли физические свойства и пространственная идентифицируемость метки в течение необходимого периода?
Не нарушает ли присутствие метки нормальное проведение нервного сигнала и механическую структуру исследуемого нерва?
NeuroBond исследует возможность перенести сложность системы из нервного ствола наружу. Внутри остаётся минимальная локальная физическая точка, а генерация, регистрация, анализ и управление выполняются преимущественно внешней системой. Если такая архитектура окажется физически реализуемой и биологически приемлемой, распределённые метки смогут рассматриваться как координатная система для исследования прохождения нервного сигнала.
После определения точки и момента прохождения импульса следующий вопрос концепции NeuroBond: возможно ли сформировать соответствующее воздействие после повреждённого участка нервного пути?
Перейти к передаче → ← Вернуться к концепции