ایمپلنت مغزی جدید فعالیت نورون ها را برای ماه ها ثبت می کند

ثبت فعالیت جمعیت‌های بزرگی از تک‌نرون‌ها در مغز در دوره‌های زمانی طولانی برای درک بیشتر ما از مدارهای عصبی، فعال کردن درمان‌های مبتنی بر دستگاه‌های پزشکی جدید و در آینده برای رابط‌های مغز و رایانه که نیاز به وضوح بالا دارند، بسیار مهم است. اطلاعات الکتروفیزیولوژیکی

اما امروزه بین میزان اطلاعاتی با وضوح بالا که یک دستگاه کاشته شده می تواند اندازه گیری کند و مدت زمانی که می تواند عملکردهای ضبط یا تحریک را حفظ کند، معاوضه ای وجود دارد. ایمپلنت‌های سیلیکونی سفت و سخت با حسگرهای زیاد، می‌توانند اطلاعات زیادی را جمع‌آوری کنند، اما نمی‌توانند برای مدت طولانی در بدن باقی بمانند. دستگاه‌های انعطاف‌پذیر و کوچک‌تر نفوذ کمتری دارند و می‌توانند بیشتر در مغز دوام بیاورند، اما تنها کسری از اطلاعات عصبی موجود را ارائه می‌کنند.

اخیراً، یک تیم بین رشته ای از محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان A. Paulson (SEAS) با همکاری دانشگاه تگزاس در آستین، MIT و Axoft، یک دستگاه نرم قابل کاشت با ده ها حسگر توسعه داده اند. که می تواند فعالیت تک نورون را در مغز برای ماه ها به طور پایدار ثبت کند.

این تحقیق در نانوتکنولوژی طبیعت

ما رابط‌های مغز و الکترونیک با وضوح تک سلولی را توسعه داده‌ایم که از نظر بیولوژیکی سازگارتر از مواد سنتی هستند. این کار پتانسیل ایجاد انقلابی در طراحی بیوالکترونیک برای ضبط و تحریک عصبی و رابط های مغز و کامپیوتر را دارد.

پل لو فلوچ، اولین نویسنده مقاله و دانشجوی فارغ التحصیل سابق در آزمایشگاه جیا لیو، استادیار مهندسی زیستی در SEAS

Le Floch در حال حاضر مدیر عامل شرکت Axoft, Inc است، شرکتی که در سال 2021 توسط Le Floch، Liu و Tianyang Ye، یک دانشجوی سابق فارغ التحصیل و همکار فوق دکترا در گروه پارک در هاروارد تاسیس شد. دفتر توسعه فناوری هاروارد از مالکیت معنوی مرتبط با این تحقیق محافظت کرده و مجوز این فناوری را برای توسعه بیشتر به Axoft داده است.

برای غلبه بر تعادل بین نرخ داده با وضوح بالا و طول عمر، محققان به گروهی از مواد موسوم به الاستومرهای فلوئوردار روی آوردند. مواد فلوئوردار، مانند تفلون، انعطاف‌پذیر، پایدار در سیالات زیستی، عملکرد دی‌الکتیکی عالی در طولانی‌مدت هستند و با تکنیک‌های میکروساخت استاندارد سازگار هستند.

محققان این الاستومرهای دی الکتریک فلوئوردار را با پشته هایی از میکروالکترودهای نرم ادغام کردند. 64 سنسور در کل -; برای ایجاد یک کاوشگر طولانی مدت که 10,000 برابر نرم تر از کاوشگرهای انعطاف پذیر معمولی ساخته شده از پلاستیک های مهندسی مواد، مانند پلی آمید یا پاریلن C است.

تیم این دستگاه را به نمایش گذاشت در داخل بدن، ثبت اطلاعات عصبی از مغز و نخاع موش در طول چند ماه.

لیو، نویسنده مقاله، گفت: «تحقیق ما نشان می‌دهد که با مهندسی دقیق عوامل مختلف، طراحی الاستومرهای جدید برای رابط‌های عصبی پایدار درازمدت امکان‌پذیر است. "این مطالعه می تواند دامنه امکانات طراحی برای رابط های عصبی را گسترش دهد."

تیم تحقیقاتی میان رشته ای همچنین شامل پروفسورهای SEAS کاتیا برتولدی، بوریس کوزینسکی و ژیگانگ سو بود.

Le Floch گفت: «طراحی کاوشگرها و رابط‌های عصبی جدید یک مشکل بین رشته‌ای است که به تخصص در زیست‌شناسی، مهندسی برق، علم مواد، مهندسی مکانیک و شیمی نیاز دارد.

این تحقیق توسط Siyuan Zhao، Ren Liu، Nicola Molinari، Eder Medina، Hao Shen، Zheliang Wang، Junsoo Kim، Hao Sheng، Sebastian Partarrieu، Wenbo Wang، Chanan Sessler، Guogao Zhang، Hyunsu Park، Xian Gong، Andrew انجام شده است. اسپنسر، جونگا لی، تیانیانگ یه، شین تانگ، شیائو وانگ و نانشو لو.

این کار توسط بنیاد ملی علوم از طریق مرکز علوم و مهندسی مواد تحقیقاتی دانشگاه هاروارد با شماره گرنت DMR-2011754 پشتیبانی شد.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx