دستگاه انعطاف‌پذیر جدید، امکان نظارت طولانی‌مدت بر مغز را فراهم می‌کند
- بیشتر بدانید:دارورسانی به مغز از طریق اسپری بینی
- بیشتر بخوانید:دانشمندان دستگاه جدیدی برای تشخیص تومورهای مغزی با استفاده از ادرار ساخته‌اند!
- لینک مفید:حسگرهای کوچک، تأثیر بزرگ: نانوکاوشگرها درک شیمی مغز را متحول می‌کنند
دستگاه انعطاف‌پذیر جدید، امکان نظارت طولانی‌مدت بر مغز را فراهم می‌کند
یک تیم مشترک از SEAS دانشگاه هاروارد، دانشگاه تگزاس در آستین، MIT و شرکت Axoft، یک دستگاه کاشتنی نوآورانه را معرفی کرده‌اند که پیشرفت قابل توجهی در علوم اعصاب و مهندسی زیستی محسوب می‌شود.
این دستگاه به طرز هوشمندانه‌ای طراحی شده است تا به طور یکپارچه با بافت نرم مغز ادغام شود و امکان نظارت طولانی مدت و با وضوح بالا بر فعالیت‌های نورون‌های منفرد را فراهم کند.
این پیشرفت قابل توجه، که جزئیات آن در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده است، لحظه‌ای محوری در تلاش ما برای رمزگشایی از پیچیدگی‌های مدارهای عصبی را رقم می‌زند.
این دستاورد، نویدبخش دوران جدیدی از پتانسیل برای درمان‌های پزشکی پیشرفته و تکامل رابط‌های مغز و کامپیوتر است.
این دستگاه به یک معضل دیرینه می‌پردازد: تعادل بین عمق داده‌های عصبی به دست آمده و طول عمر دستگاه‌های قابل کاشت در مغز.
از نظر تاریخی، این حوزه با این بده‌بستان محدود شده است که دستگاه‌های ساخته شده از مواد سفت و سخت مبتنی بر سیلیکون که قادر به ثبت داده‌های عصبی گسترده هستند، به دلیل ناسازگاری با بافت ظریف مغز، پس از کاشت، طول عمر محدودی دارند.
برعکس، دستگاه‌های انعطاف‌پذیرتر و کمتر تهاجمی که قادر به ماندگاری طولانی مدت هستند، تنها بخش محدودی از اطلاعات عصبی گسترده موجود را ثبت می‌کنند.
این تیم تحقیقاتی راه‌حلی ارائه داده است که از این بده‌بستان فراتر می‌رود و دستگاهی را ایجاد می‌کند که هم دوام لازم برای کاشت طولانی‌مدت و هم توانایی ثبت داده‌های عصبی دقیق را ارائه می‌دهد.
نوآوری در قلب این دستگاه، استفاده از الاستومرهای فلوئوردار است، موادی که به دلیل انعطاف‌پذیری، پایداری سیال زیستی و سازگاری با تکنیک‌های میکروساخت شناخته شده‌اند.
این مواد که خواصی مشابه ترکیبات فلوئوردار شناخته‌شده‌ای مانند تفلون دارند، با مجموعه‌ای از میکروالکترودهای نرم - در مجموع ۶۴ عدد - ادغام شده‌اند تا کاوشگری تولید شود که به طور قابل توجهی نرم‌تر از نمونه‌های ساخته شده از پلاستیک‌های مهندسی سنتی مانند پلی‌آمید یا پاریلن C است.
اثربخشی این دستگاه از طریق آزمایش‌های دقیق درون سلولی با موش‌ها نشان داده شد، جایی که به طور مداوم داده‌های عصبی دقیقی را از مغز و نخاع در طول چندین ماه ثبت کرد.
این موفقیت، پتانسیل این فناوری را برای ایجاد انقلابی در طراحی و کاربرد رابط‌های عصبی برجسته می‌کند. جیا لیو، استادیار مهندسی زیستی در SEAS و نویسنده مسئول این مطالعه، بر اهمیت رویکرد خود تأکید کرد و اظهار داشت: «تحقیقات ما نشان می‌دهد که با مهندسی دقیق عوامل مختلف، می‌توان الاستومرهای جدیدی را برای رابط‌های عصبی با پایداری طولانی‌مدت طراحی کرد.»
این بینش نه تنها پتانسیل یافته‌های آنها را برای گسترش امکانات طراحی رابط‌های عصبی آشکار می‌کند، بلکه اهمیت یک رویکرد چند رشته‌ای را در غلبه بر چالش‌های پیچیده ذاتی در طراحی کاوشگرها و رابط‌های عصبی برجسته می‌کند.
این پروژه از تخصص جمعی گروه متنوعی از محققان، از جمله سی‌یوان ژائو، رن لیو، نیکولا مولیناری و ادر مدینا، که مشارکت‌های آنها در تحقق این فناوری نوآورانه نقش مهمی داشت، بهره برد.
این تحقیق نویدبخش تعمیق درک ما از مکانیسم‌های عصبی، تقویت توسعه درمان‌های پزشکی جدید و زمینه‌سازی برای آینده رابط‌های مغز و کامپیوتر است. این تیم با پیشگامی در استفاده از الاستومرهای فلوئوردار برای ایجاد یک کاوشگر عصبی نرم و بادوام، پیشرفت قابل توجهی در جهت ادغام هماهنگ الکترونیک با سیستم عصبی انسان داشته و مسیرهای جدیدی را برای کاوش و تعامل با شبکه‌های پیچیده مغز گشوده است.
تاریخ:1404/4/16
مهسانعمتی
