Нейропротезы — то есть имплантаты, содержащие многоконтактные электроды, заменяющие некоторые функции нерва, — могут творить чудеса. Они способны восстановить сенсорные ощущения у космонавтов, помогают парализованным ходить, стимулируя их спинной мозг заставляют притихнуть нейронные сигналы у людей, страдающих хронической болью.

Основная проблема в том, что нейропротезы не способны в полной мере принимать и передавать сигналы от окружающей среды. Наш мозг посылает и получает миллионы нервных импульсов, но при нейропротезировании обычно имплантируют лишь около десятка электродов одному пациенту. Нейроинтерфейсы часто не имеют достаточной разрешающей силы для соответствия сложным схемам обмена информацией в нервной системе пациента

Тесты in vitro обычно проводятся на культурах нейронов в чашках Петри, но эти культуры не способны повторить разнообразие нейронов, в том числе их различные типы и диаметры, которые существуют in vivo.

Швейцарские ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны давно уже бьются над решением этой проблемы. Теперь они готовы представить так называемые «нейроны-на-чипе». Эта платформа имеет микроканалы с электродами, соответствующие архитектуре нейронных сетей.

Эксплантированные в эти микроканалы живые нервные волокна точно воспроизводят зрелость и функционирование ткани in vivo. Платформа «нейроны-на-чипе», может быть изготовлена ​​в стерильной лаборатории за пару дней, после чего она будет готова чисто и качественно записывать сотни нервных сигналов.

Ученые протестировали свою разработку с помощью эксплантированных нервных волокон из спинномозговой ткани крыс, опробовав различные стратегии стимуляции и ингибирования нейронной активности. Например, протестировали фототермический метод ингибирования нейронной активности. С помощью данного метода удалось устранить чувствительность сенсорных нейронов, которые вызывают боль. Ученые говорят, что тем же способом могут ингибировать активность любых нейронов.

Исследователи также использовали свою платформу для улучшения геометрии и положения записывающих электродов. Это необходимо, чтобы разработать имплантат, который может восстанавливать периферические нервы. Уже готовый алгоритм сможет рассчитать скорость и направление распространения нервных импульсов — и, следовательно, определить, идет ли данный импульс от сенсорного или моторного нерва. Такие расчеты позволят инженерам разрабатывать двунаправленные имплантаты, например, двигающиеся и чувствительные протезные руки.