Uusi aivoimplantti tallentaa hermosolujen toimintaa kuukausien ajan

Suurien yksittäisten neuronipopulaatioiden aktiivisuuden tallentaminen aivoissa pitkiä aikoja on ratkaisevan tärkeää, jotta voimme paremmin ymmärtää hermopiirejä, mahdollistaa uusia lääkinnällisiin laitteisiin perustuvia hoitoja ja tulevaisuudessa aivojen ja tietokoneiden välisiä rajapintoja, jotka vaativat korkean resoluution. elektrofysiologiset tiedot.

Mutta nykyään on olemassa kompromissi sen välillä, kuinka paljon korkearesoluutioista tietoa implantoitu laite voi mitata ja kuinka kauan se pystyy ylläpitämään tallennus- tai stimulaatiokykyä. Jäykät, monilla antureilla varustetut silikoni-implantit voivat kerätä paljon tietoa, mutta ne eivät pysy kehossa kovin pitkään. Joustavat, pienemmät laitteet ovat vähemmän häiritseviä ja voivat kestää kauemmin aivoissa, mutta ne tarjoavat vain murto-osan saatavilla olevasta hermotiedosta.

Äskettäin monitieteinen tutkijaryhmä Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciencesistä (SEAS) yhteistyössä Austinin Texasin yliopiston, MIT:n ja Axoft, Inc:n kanssa kehitti pehmeän implantoitavan laitteen, jossa on kymmeniä antureita. joka voi tallentaa yhden neuronin toiminnan aivoissa vakaasti kuukausia.

Tutkimus julkaistiin Luonnon nanoteknologia.

Olemme kehittäneet aivo-elektroniikan rajapintoja, joissa on yksisoluinen resoluutio ja jotka ovat biologisesti yhteensopivampia kuin perinteiset materiaalit. Tällä työllä on potentiaalia mullistaa bioelektroniikan suunnittelu hermoston tallennukseen ja stimulaatioon sekä aivojen ja tietokoneiden välisiin rajapintoihin.

Paul Le Floch, paperin ensimmäinen kirjoittaja ja entinen jatko-opiskelija Jia Liun, SEASin biotekniikan apulaisprofessori, laboratoriossa

Le Floch toimii tällä hetkellä Axoft, Inc:n toimitusjohtajana. Le Floch, Liu ja Tianyang Ye perustivat vuonna 2021, entinen jatko-opiskelija ja jatko-opiskelija Park Groupissa Harvardissa. Harvardin teknologiakehitystoimisto on suojannut tähän tutkimukseen liittyvän immateriaaliomaisuuden ja lisensoinut teknologian Axoftille jatkokehitystä varten.

Voittaakseen kompromissin korkean resoluution tiedonsiirtonopeuden ja pitkäikäisyyden välillä tutkijat kääntyivät fluorattujen elastomeerien ryhmään. Fluoratut materiaalit, kuten teflon, ovat joustavia, stabiileja bionesteissä, niillä on erinomainen pitkän aikavälin dielektrisyys ja ne ovat yhteensopivia standardien mikrovalmistustekniikoiden kanssa.

Tutkijat integroivat nämä fluoratut dielektriset elastomeerit pehmeiden mikroelektrodien pinoihin -; 64 anturia yhteensä -; kehittää pitkäikäinen anturi, joka on 10,000 XNUMX kertaa pehmeämpi kuin perinteiset joustavat anturit, jotka on valmistettu materiaaliteknisista muovista, kuten polyimidistä tai paryleeni C:stä.

Ryhmä esitteli laitetta in vivo, tallentaa hermoinformaatiota hiirten aivoista ja selkäytimestä useiden kuukausien ajan.

"Tutkimuksemme korostaa, että suunnittelemalla huolellisesti erilaisia ​​​​tekijöitä on mahdollista suunnitella uusia elastomeerejä pitkäkestoisille hermoliittymille", sanoi Liu, joka on artikkelin vastaava kirjoittaja. "Tämä tutkimus voisi laajentaa hermorajapintojen suunnittelumahdollisuuksia."

Monitieteiseen tutkimusryhmään kuuluivat myös SEAS-professorit Katia Bertoldi, Boris Kozinsky ja Zhigang Suo.

"Uusien hermoanturien ja rajapintojen suunnittelu on hyvin monitieteinen ongelma, joka vaatii asiantuntemusta biologian, sähkötekniikan, materiaalitieteen, mekaniikka- ja kemiantekniikan aloilta", sanoi Le Floch.

Tutkimuksen ovat kirjoittaneet 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 Spencer, Jongha Lee, Tianyang Ye, Xin Tang, Xiao Wang ja Nanshu Lu.

Kansallinen tiedesäätiö tuki työtä Harvardin yliopiston materiaalitutkimuksen tiede- ja teknologiakeskuksen apurahan nro DMR-2011754 kautta.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx