Устройство разработано командой ученых из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне и Швейцарской федеральной лаборатории по материаловедению и технологии под руководством профессора Стэфани Лакур. Она является экспертом в области мягкой робототехники и нейроинженерии и возглавляет лабораторию мягких биоэлектронных интерфейсов. Информация об исследовании опубликована в журнале «Научная робототехника».
Мы хотели создать робота, который был бы способен мониторить и стимулировать мозг без повреждения его ткани. Мы вдохновлялись природой и использовали мягкие материалы, которые могут принимать разные формы и подстраиваться под анатомию мозга. Мы также хотели сделать устройство минимально инвазивным, чтобы уменьшить риск инфекции или отторжения
— Стэфани Лакур.
Мягкий робот представляет собой гибкую структуру из силиконового полимера, которая может менять свою форму под действием давления жидкости. Робот имеет центральное тело и шесть ножек, похожих на лепестки цветка.
Устройство вставляется в голову пациента через отверстие в черепе, в этот момент его ножки сложены вокруг тела. Когда робот достигает поверхности мозга, ножки наполняются жидкостью и расправляются, покрывая большую площадь. Ножки робота в развернутом виде имеют длину около 4 сантиметров и, по заверениям разработчиков, могут быть удлинены до 8 или 10 сантиметров в будущих прототипах без необходимости увеличивать размер отверстия, прорезанного в черепе.
Каждая ножка содержит электроды, которые могут измерять потенциалы действия нейронов и стимулировать их электрическими импульсами. Робот подключается к проводам, которые выходят из черепа и соединяются с компьютером и батареей.
Один из соавторов разработки, доктор Сукхо Сонг, работает в отделе мягкой робототехники в Швейцарской федеральной лаборатории по материаловедению и технологии. Он занимался дизайном и тестированием мягкого робота и его ножек.
Мы столкнулись с множеством технических проблем при создании этого робота. Например, мы должны были учитывать очень маленький зазор между мозгом и черепом, чтобы не повредить мозг при развертывании ножек. Мы также должны были обеспечить надежность и безопасность робота, чтобы он не протекал или не лопался. Мы очень гордимся нашим результатом и надеемся, что он принесет пользу человечеству
— Сукхо Сонг.
Мягкий робот имеет ряд преимуществ перед традиционными методами мониторинга и стимуляции мозга. Во-первых, он менее инвазивен, так как требует меньшего отверстия в черепе и не повреждает мозговую ткань. Во-вторых, он более гибок и адаптивен, так как может подстраиваться под форму и движение мозга. В-третьих, он более эффективен и точен, так как может покрывать большую площадь и измерять или стимулировать конкретные области мозга.
Датчики деформации, встроенные в каждую ногу, передают информацию о том, когда ноги робота полностью развернуты, без необходимости использования дополнительных камер или внешних датчиков.
Инновационное использование датчиков деформации… может уменьшить потребность в послеоперационной визуализации и сократить время, проводимое в операционной
— Дамиано Бароне из Кембриджского университета.
Как только задача мониторинга мозга завершена, ноги робота сдуваются, чтобы хирург мог легко их вытащить. Исследователи планируют в конечном итоге масштабировать мягкого робота для испытаний на людях с помощью стартапа под названием Neurosoft Bioelectronics.
Разработка имеет большой потенциал для применения в нейронауке и медицине. Она может помочь исследовать механизмы работы мозга и изучать и лечить различные заболевания, предоставляя возможность контролировать активность мозга и корректировать ее при необходимости. Однако для того, чтобы робот стал доступным и безопасным для людей, нужно провести дальнейшие исследования и испытания, а также разработать соответствующие стандарты и инструкции.
