電脳空間観測所(9)

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電脳空間観測所(9)

薄い絹を利用した、脳とコンピュータを繋ぐインプラント用電極アレイ

脳モデルの表面の形状に適合する、共形の神経電極アレイ。形状への適合は、絹製の薄い支持基質の分解に伴う毛管力の働きにより、自然に生じる。
Image credit: John Rogers/Nature Materials

シルクのドレスが体の曲線にぴたりと張り付くように、薄い絹を利用することで、脳の表面にぴたりとフィットする電子機器が考案された。
極薄で伸縮性のあるこの機器デザインは、ブレイン=コンピューター・インターフェース(BCI)に進化をもたらす可能性がある。BCIは、麻痺患者などの脳活動を記録し、その思考をコンピューターのカーソルやロボットアームの動きに変換する技術だ。
絹を用いたこのデバイスは、非常に薄く柔軟性があるため、これまでは届かなかった脳の領域にまで到達できる。
「この技術は、新たな種類のインプラント可能なデバイスの開発を可能にする。脳だけではなく、他の多くの組織にも使用できる」と、ペンシルベニア大学の神経学者で、4月18日付で『Nature Materials』誌オンライン版に掲載された研究論文を執筆した1人、Brian Litt氏は話す。

ガラス棒の先端の半球形状に適合する、共形の神経電極アレイ
Image credit: John Rogers/Nature Materials
研究チームは、電極アレイを絹フィルムにプリントしたものを作成した。脳の表面に設置された後で、フィルムは分解し、生理食塩水によって洗い流される。フィルムは、厚さわずか2.5ミクロンと非常に薄く、加工やインプラントを行なう際には、下にプラットフォーム(支持基質)が必要だ。絹フィルムが分解した後には、電極アレイが、脳の表面のカーブを包むように残る。
ヒトの脳のモデルを用いた研究では、網目状のデバイスが、脳の曲線に完全に適合した。また、ネコの脳の視覚を処理する部位で実験したところ、柔軟性のある電極アレイ(紙の約40分の1の薄さ)が、脳の神経活動を約1ヵ月間、忠実に記録し続け、炎症も起こらなかったという。電極と脳組織との接触を増やすことで、より柔軟性が低く厚みも約30倍あるアレイに比べて、良質な信号を作り出すことに成功した。
シリコン製の一部のBCIは、インプラントの際に、脳組織に貫通して損傷を与える。しかし、たとえ脳の表面に無事に設置されているBCIでも、問題点はある。多くの場合、電極の配置間隔が広すぎて、高解像度の神経信号を取得することが難しい。また、免疫反応を引き起こしやすいため、システムの寿命が長くはもたない。そのため、BCIは短期間で使用不能となることが多く、ときには数ヵ月でだめになってしまう。患者は何度も手術を繰り返し、デバイスの交換を受けなければならない。
これに対して今回開発された新しいデバイスは、安定性の高い電極が狭い間隔で配置されているため、上にあげたすべての問題が解消され、より優れた神経補装具の開発につながる可能性があると、コロンビア大学の生物医学エンジニアBarclay Morrison氏は述べている。
{この翻訳は抄訳です}
[日本語版:ガリレオ-高橋朋子]

ソース: http://wiredvision.jp/news/201004/2010042123.html



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