زرع دماغي جديد يسجل نشاط الخلايا العصبية لعدة أشهر

يعد تسجيل نشاط مجموعات كبيرة من الخلايا العصبية المفردة في الدماغ على مدى فترات طويلة من الزمن أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز فهمنا للدوائر العصبية، لتمكين علاجات جديدة تعتمد على الأجهزة الطبية، وفي المستقبل، لواجهات الدماغ والحاسوب التي تتطلب دقة عالية. المعلومات الكهربية.

ولكن اليوم هناك مقايضة بين مقدار المعلومات عالية الدقة التي يمكن للجهاز المزروع قياسها والمدة التي يمكن أن يستمر فيها أداء التسجيل أو التحفيز. يمكن لغرسات السيليكون الصلبة المزودة بالعديد من أجهزة الاستشعار جمع الكثير من المعلومات ولكنها لا تستطيع البقاء في الجسم لفترة طويلة جدًا. تعتبر الأجهزة المرنة الأصغر حجمًا أقل تدخلاً ويمكن أن تستمر لفترة أطول في الدماغ ولكنها توفر فقط جزءًا صغيرًا من المعلومات العصبية المتاحة.

في الآونة الأخيرة، قام فريق متعدد التخصصات من الباحثين من كلية هارفارد جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS)، بالتعاون مع جامعة تكساس في أوستن، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وشركة Axoft، بتطوير جهاز ناعم قابل للزرع يحتوي على عشرات من أجهزة الاستشعار. يمكنها تسجيل نشاط الخلايا العصبية المفردة في الدماغ بشكل ثابت لعدة أشهر.

نشر البحث في تقنية النانو الطبيعة.

لقد قمنا بتطوير واجهات بين الدماغ والإلكترونيات ذات دقة خلية واحدة تكون أكثر توافقًا بيولوجيًا من المواد التقليدية. هذا العمل لديه القدرة على إحداث ثورة في تصميم الإلكترونيات الحيوية للتسجيل والتحفيز العصبي، وواجهات الدماغ والحاسوب.

بول لو فلوك، المؤلف الأول للورقة وطالب دراسات عليا سابق في مختبر جيا ليو، أستاذ مساعد في الهندسة الحيوية في SEAS

يشغل Le Floch حاليًا منصب الرئيس التنفيذي لشركة Axoft, Inc، وهي شركة تأسست في عام 2021 على يد Le Floch وLiu وTianyang Ye، وهو طالب دراسات عليا سابق وزميل ما بعد الدكتوراه في Park Group بجامعة هارفارد. قام مكتب تطوير التكنولوجيا بجامعة هارفارد بحماية الملكية الفكرية المرتبطة بهذا البحث وقام بترخيص التكنولوجيا لشركة Axoft لمزيد من التطوير.

للتغلب على المفاضلة بين معدل البيانات عالية الدقة وطول العمر، تحول الباحثون إلى مجموعة من المواد المعروفة باسم اللدائن المفلورة. تتميز المواد المفلورة، مثل التيفلون، بالمرونة والثبات في السوائل الحيوية، ولها أداء عازل ممتاز طويل الأمد، ومتوافقة مع تقنيات التصنيع الدقيق القياسية.

قام الباحثون بدمج هذه اللدائن العازلة المفلورة مع أكوام من الأقطاب الكهربائية الدقيقة الناعمة -؛ إجمالي 64 جهاز استشعار -؛ لتطوير مسبار طويل الأمد أكثر ليونة بـ 10,000 مرة من المجسات المرنة التقليدية المصنوعة من المواد البلاستيكية الهندسية، مثل البوليميد أو الباريلين سي.

أظهر الفريق الجهاز في الجسم الحيوتسجيل المعلومات العصبية من الدماغ والحبل الشوكي للفئران على مدار عدة أشهر.

وقال ليو، وهو المؤلف المقابل لهذه الورقة: "يسلط بحثنا الضوء على أنه من خلال هندسة العوامل المختلفة بعناية، من الممكن تصميم مواد مطاطية جديدة للواجهات العصبية المستقرة على المدى الطويل". "يمكن لهذه الدراسة توسيع نطاق إمكانيات التصميم للواجهات العصبية."

ضم فريق البحث متعدد التخصصات أيضًا أساتذة SEAS كاتيا بيرتولدي وبوريس كوزينسكي وتشيجانج سو.

قال لو فلوك: "إن تصميم مجسات وواجهات عصبية جديدة يعد مشكلة متعددة التخصصات للغاية وتتطلب خبرة في علم الأحياء، والهندسة الكهربائية، وعلوم المواد، والهندسة الميكانيكية والكيميائية".

شارك في تأليف البحث كل من سيوان تشاو، ورين ليو، ونيكولا موليناري، وإدير ميدينا، وهاو شين، وزيليانغ وانغ، وجونسو كيم، وهاو شنغ، وسيباستيان بارتاريو، ووينبو وانغ، وتشانان سيسلر، وغوغاو تشانغ، وهيونسو بارك، وشيان قونغ، وأندرو. سبنسر، جونغها لي، تيانيانغ يي، شين تانغ، شياو وانغ، ونانشو لو.

تم دعم العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم من خلال منحة مركز علوم وهندسة أبحاث المواد بجامعة هارفارد رقم DMR-2011754.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx