NeuroWorm: китайський імплантат для мозку тонший за волосину, який магнітно керується всередині черепа

Китайські науковці створили гнучкий імплантований електродний масив під назвою NeuroWorm, який за м'якістю не поступається мозковій тканині та тонший за людську волосину. Це перший у світі «динамічний» електрод для інтерфейсу мозок-комп'ютер, здатний змінювати своє положення всередині мозку після імплантації за допомогою магнітного поля. У випробуваннях на тваринах він продемонстрував рекордну довговічність — 18 місяців без зниження продуктивності.

Чим NeuroWorm відрізняється від інших імплантатів?

Традиційні нейроімплантати — жорсткі, фіксовані конструкції, які часто спричиняють хронічне запалення та погіршення сигналу через тертя жорстких електродів об м'яку мозкову тканину. NeuroWorm повністю змінює цю парадигму.

Пристрій являє собою м'яке, розтяжне мікроволокно діаметром приблизно 196 мікрометрів — тонше за волосину. Уздовж його довжини розташовано до 60 незалежних електродних каналів . На одному кінці волокна закріплено крихітну магнітну головку, яка дозволяє керувати напрямком руху електрода всередині мозку за допомогою зовнішнього магнітного поля. Це стало втіленням першої в історії концепції «динамічного електрода», яка ламає усталену практику статичних імплантатів .

Натхненням для розробників став гнучкий рух і сегментоване тіло дощового черв'яка — звідси й назва NeuroWorm. Електрод здатен просуватися, змінювати напрямок і «наводитися» на нові нейронні цілі після імплантації . Жоден попередній імплантат не мав таких можливостей.

Ключові результати випробувань на тваринах

У дослідах на тваринах NeuroWorm реєстрував високоякісну нейронну активність із безпрецедентною довготривалою чіткістю. Пристрій залишався безпечно функціональним протягом 18 місяців без жодного падіння продуктивності . Це значно довше, ніж у більшості наявних мозкових імплантатів, які зазвичай деградують за кілька місяців через запалення тканин або руйнування матеріалу.

Здатність NeuroWorm «повзати» була продемонстрована всередині черепів кролів: електрод активно змінював цілі моніторингу за потреби та забезпечував стабільну біоелектричну реєстрацію як у мозковій, так і в м'язовій тканині . У м'язовій тканині щурів стабільний моніторинг тривав понад 43 тижні, а навіть після 54 тижнів імплантації фібробластна інкапсуляція навколо волокна залишалася незначною .

Технологія, що стоїть за проривом

Електрод виготовляють шляхом скручування 2D-біоелектронного пристрою в 1D-мікроволокно. Утворюється самогерметизована структура з відкритими ділянками електродів, які контактують із тканиною . Процес дозволяє інтегрувати до 60 дискретних каналів. М'якість волокна (з використанням субстрату зі стирол-етилен-бутилен-стиролу товщиною 400 нм і візерунковими золотими провідниками) забезпечує ідеальне узгодження механічних властивостей із мозковою тканиною, усуваючи джерело хронічного запалення .

Як відбувається керування: магнітна навігація

Ключовою інновацією, що забезпечує мобільність, є вбудовування крихітної магнітної головки на кінчику електрода. Зовнішні магнітні поля використовуються для спрямування волокна крізь мозкову тканину, що дозволяє дослідникам «наводитися» на різні нейронні популяції без додаткового хірургічного втручання . Така динамічна властивість може відкрити можливості для довготривалих досліджень змін нейронної активності в різних ділянках мозку.

Публікація та дослідницька команда

Дослідження опубліковано в журналі Nature 17 вересня 2025 року. Його автори — науковці з Шеньчженьського інституту передових технологій (SIAT) Китайської академії наук, Шеньчженьського університету передових технологій та Університету Дунхуа . Серед провідних дослідників — професор Лю Чжиюань, професор Сюй Тяньтянь, доцент Хань Фей та професор Янь Вей .

Чому це важливо для майбутнього нейроінтерфейсів

NeuroWorm вирішує дві найбільші проблеми, які стримують розвиток інтерфейсів мозок-комп'ютер: короткий термін служби імплантованих електродів і неможливість реєструвати сигнали з кількох зон мозку без встановлення кількох жорстких зондів . Завдяки здатності одного імплантату динамічно рухатися та реєструвати активність понад рік, NeuroWorm відкриває нові горизонти для вивчення довготривалих нейронних процесів і майбутнього застосування в лікуванні неврологічних захворювань.