Implant mózgowy sterowany przez internet z USA działał w laboratorium w Korei

Naukowcy z KAIST i Yonsei University College of Medicine opracowali miniaturowy, bezprzewodowy implant mózgowy, który umożliwia zdalne podawanie leków i optyczną stymulację neuronów za pośrednictwem internetu. W doświadczeniu przedklinicznym urządzenie wszczepione szczurom było przez cztery tygodnie wykorzystywane do badań obwodów neuronalnych, a jego działaniem udało się sterować w czasie rzeczywistym z Chicago w Stanach Zjednoczonych, podczas gdy zwierzęta znajdowały się w Daejeon w Korei Południowej.

W artykule:

• Bezprzewodowy implant neuronalny połączony z Internetem rzeczy
• Połączenie precyzyjnego podawania leków i stymulacji optycznej
• Sterowanie implantem na odległość między USA i Koreą
• Czterotygodniowe doświadczenia na swobodnie poruszających się szczurach
• Badanie obwodów neuronalnych związanych z uzależnieniem
• Możliwe przyszłe zastosowania neurotechnologii

Bezprzewodowy implant neuronalny połączony z Internetem rzeczy

Zespół kierowany przez prof. Jae-Woonga Jeonga ze School of Electrical Engineering w Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), we współpracy z zespołem prof. Wha Young Kim z Yonsei University College of Medicine, opracował bezprzewodowy implant neuronalny wykorzystujący koncepcję Internetu rzeczy (Internet of Things, IoT).

W jednym miniaturowym urządzeniu połączono kilka funkcji: podawanie leków do określonego obszaru mózgu, stymulację neuronów światłem, komunikację bezprzewodową oraz zdalne sterowanie przez internet. Według autorów konstrukcja ma umożliwiać prowadzenie długotrwałych eksperymentów neurobiologicznych bez konieczności stałej obecności badacza w pobliżu badanego zwierzęcia.

Dotychczas eksperymenty wykorzystujące stymulację optyczną lub miejscowe podawanie substancji do mózgu często wymagały stosowania przewodów i stosunkowo dużych urządzeń, co ograniczało możliwość swobodnego poruszania się zwierząt. Także rozwiązania bezprzewodowe mogły wymagać sterowania z niewielkiej odległości.

Zdaniem badaczy obecność człowieka oraz konieczność manipulowania aparaturą w pobliżu zwierzęcia mogą zwiększać jego stres i wpływać na zachowanie, co w określonych eksperymentach stanowi potencjalne źródło zakłóceń. Zdalny dostęp do urządzenia ma ograniczać ten problem.

Jednoczesne podawanie leków i stymulacja neuronów światłem

Implant ma rozmiary porównywalne z kostką cukru i został zaprojektowany tak, aby możliwie mało wpływać na naturalne zachowanie zwierzęcia. Jego istotnym elementem jest system mikroprzepływowy pozwalający na precyzyjne podawanie substancji do wybranego obszaru mózgu.

Drugim elementem jest mikroskopijne źródło światła LED umożliwiające optyczną kontrolę określonych neuronów. Podawanie leku i stymulacja optyczna mogą być uruchamiane niezależnie albo wykorzystywane jednocześnie.

Takie połączenie pozwala w jednym eksperymencie modyfikować aktywność obwodów neuronalnych zarówno farmakologicznie, jak i za pomocą optogenetyki.

Wymienny zbiornik leku

Badacze zaprojektowali również modułowy zbiornik na lek mocowany magnetycznie. Po wyczerpaniu jego zawartości zbiornik można wymienić lub ponownie napełnić bez wykonywania kolejnego zabiegu implantacji urządzenia.

Rozwiązanie to ma znaczenie przede wszystkim dla długotrwałych i powtarzanych doświadczeń, w których konieczne jest wielokrotne podawanie substancji do określonego obszaru mózgu.

Sterowanie implantem przez internet na odległość między kontynentami

Jedną z najważniejszych cech platformy jest możliwość zdalnego sterowania implantem za pośrednictwem internetu. Badacz nie musi znajdować się w tym samym laboratorium ani nawet w tym samym kraju co zwierzę.

System pozwala w czasie rzeczywistym uruchamiać podawanie leku oraz stymulację świetlną. Możliwe jest również zaprogramowanie urządzenia tak, aby określone działania były wykonywane automatycznie o wcześniej ustalonej porze.

Architektura komunikacyjna łączy lokalne sterowanie bezprzewodowe z dostępem przez internet. Badacze przedstawiają tę konstrukcję jako przejście od klasycznych, lokalnie sterowanych implantów bezprzewodowych do platformy badawczej funkcjonującej w modelu IoT.

Cztery tygodnie działania implantu u szczurów

Urządzenie przetestowano w badaniach przedklinicznych na szczurach. Implant pozostawał wszczepiony przez cztery tygodnie, podczas których naukowcy oceniali możliwość długotrwałego podawania leków i stymulacji optycznej.

Szczególnie istotną częścią demonstracji technologii było zdalne połączenie między Stanami Zjednoczonymi i Koreą Południową. Badacz znajdujący się w Chicago sterował przez internet w czasie rzeczywistym implantem znajdującym się w Daejeon.

Według zespołu doświadczenie potwierdziło możliwość obsługi systemu na odległość międzykontynentalną. Z punktu widzenia platformy badawczej oznacza to, że osoba prowadząca doświadczenie nie musi fizycznie znajdować się przy stanowisku ze zwierzęciem.

Badanie obwodów neuronalnych związanych z uzależnieniem

Naukowcy wykorzystali urządzenie także w eksperymencie dotyczącym zachowania związanego z uzależnieniem. Do mózgu szczura bezprzewodowo podawano kokainę, jednocześnie prowadząc stymulację świetlną określonych neuronów.

W doświadczeniu zaobserwowano możliwość tłumienia odpowiedzi behawioralnych związanych z uzależnieniem poprzez połączenie oddziaływania farmakologicznego ze stymulacją optogenetyczną. Badacze traktują ten wynik jako demonstrację możliwości wykorzystania platformy do badania zależności przyczynowych między aktywnością określonych obwodów neuronalnych a zachowaniem.

Technologia nie została jednak przedstawiona jako terapia uzależnienia u ludzi. Opisywane doświadczenia przeprowadzono na modelu zwierzęcym, a głównym celem pracy była walidacja platformy badawczej umożliwiającej programowalne, długotrwałe i zdalne eksperymenty neurofarmakologiczne oraz optogenetyczne.

Badania nad depresją, uzależnieniem i chorobami neurodegeneracyjnymi

Autorzy wskazują, że możliwość długotrwałej kontroli wybranych obwodów mózgowych podczas względnie naturalnego zachowania zwierząt może mieć znaczenie w badaniach chorób i zaburzeń, w których aktywność obwodów neuronalnych zmienia się w czasie. W komunikacie wymieniono m.in. uzależnienia, depresję oraz choroby neurodegeneracyjne.

Prof. Wha Young Kim z Yonsei University podkreśliła znaczenie systemu dla precyzyjnego i długotrwałego kontrolowania określonych obwodów neuronalnych u swobodnie poruszających się zwierząt. Platforma ma ułatwiać badanie relacji przyczynowych między funkcją konkretnych obwodów mózgowych a zachowaniem w modelach chorobowych.

Potencjalny kierunek rozwoju implantów medycznych

Prof. Jae-Woong Jeong z KAIST zwrócił uwagę, że zastosowanie łączności internetowej przekształca implant wykorzystujący leki i światło z urządzenia sterowanego lokalnie w platformę umożliwiającą długotrwałe, automatyczne i zdalne eksperymenty.

W dłuższej perspektywie autorzy rozważają rozwój inteligentnych implantów medycznych, które mogłyby łączyć monitorowanie stanu mózgu z algorytmami sztucznej inteligencji, a następnie uruchamiać podawanie leku lub stymulację neuronalną wtedy, gdy byłoby to potrzebne.

Jest to jednak perspektywa przyszłego rozwoju technologii. Przedstawione obecnie wyniki dotyczą urządzenia eksperymentalnego badanego na szczurach i nie stanowią dowodu jego skuteczności ani bezpieczeństwa klinicznego u ludzi.

Autorzy i publikacja

Badania prowadzili naukowcy z KAIST oraz Yonsei University College of Medicine. Zespołem KAIST kierował prof. Jae-Woong Jeong, a współpracującym zespołem z Yonsei University – prof. Wha Young Kim.

Współpierwszymi autorami publikacji byli Eun Young Jeong, doktorantka w School of Electrical Engineering w KAIST, oraz Jong Woo Park, doktorant w Yonsei University College of Medicine.

Praca została opublikowana 29 lipca 2026 r. w czasopiśmie Science Advances.

Źródło: Science Advances, IoT-enabled wireless neural implant for chronic, programmable neuropharmacology and optogenetics, 29 lipca 2026 r.
DOI: 10.1126/sciadv.aee8648