Noul implant cerebral înregistrează activitatea neuronilor luni de zile

Înregistrarea activității unor populații mari de neuroni unici din creier pe perioade lungi de timp este esențială pentru a înțelege mai bine circuitele neuronale, pentru a permite noi terapii bazate pe dispozitive medicale și, în viitor, pentru interfețele creier-calculator care necesită o rezoluție înaltă. informatii electrofiziologice.

Dar astăzi există un compromis între câte informații de înaltă rezoluție poate măsura un dispozitiv implantat și cât timp poate menține performanța de înregistrare sau stimulare. Implanturile rigide, de siliciu, cu mulți senzori, pot colecta o mulțime de informații, dar nu pot rămâne în corp foarte mult timp. Dispozitivele flexibile, mai mici, sunt mai puțin intruzive și pot dura mai mult în creier, dar oferă doar o fracțiune din informațiile neuronale disponibile.

Recent, o echipă interdisciplinară de cercetători de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), în colaborare cu Universitatea Texas din Austin, MIT și Axoft, Inc., a dezvoltat un dispozitiv implantabil moale cu zeci de senzori care poate înregistra activitatea unui singur neuron în creier în mod stabil timp de luni de zile.

Cercetarea a fost publicată în Nanotehnologia naturii.

Am dezvoltat interfețe creier-electronică cu rezoluție cu o singură celulă, care sunt mai conforme din punct de vedere biologic decât materialele tradiționale. Această lucrare are potențialul de a revoluționa proiectarea bioelectronicii pentru înregistrarea și stimularea neuronală și pentru interfețele creier-calculator.”

Paul Le Floch, primul autor al lucrării și fost student absolvent în laboratorul lui Jia Liu, profesor asistent de bioinginerie la SEAS

Le Floch este în prezent CEO-ul Axoft, Inc, o companie fondată în 2021 de Le Floch, Liu și Tianyang Ye, un fost student absolvent și bursier postdoctoral în Park Group de la Harvard. Biroul de Dezvoltare Tehnologică din Harvard a protejat proprietatea intelectuală asociată cu această cercetare și a licențiat tehnologia Axoft pentru dezvoltare ulterioară.

Pentru a depăși compromisul dintre rata de date de înaltă rezoluție și longevitate, cercetătorii au apelat la un grup de materiale cunoscute sub numele de elastomeri fluorurati. Materialele fluorurate, cum ar fi teflonul, sunt rezistente, stabile în biofluide, au performanțe dielectice excelente pe termen lung și sunt compatibile cu tehnicile standard de microfabricare.

Cercetătorii au integrat acești elastomeri dielectrici fluorurati cu stive de microelectrozi moi -; 64 de senzori în total -; pentru a dezvolta o sondă de lungă durată care este de 10,000 de ori mai moale decât sondele flexibile convenționale realizate din materiale plastice de inginerie, cum ar fi poliimida sau parilena C.

Echipa a demonstrat dispozitivul in vivo, înregistrând informații neuronale din creier și măduva spinării șoarecilor pe parcursul mai multor luni.

„Cercetarea noastră evidențiază că, prin proiectarea cu atenție a diferiților factori, este fezabil să se proiecteze noi elastomeri pentru interfețe neuronale stabile pe termen lung”, a spus Liu, care este autorul corespondent al lucrării. „Acest studiu ar putea extinde gama de posibilități de proiectare pentru interfețele neuronale.”

Echipa de cercetare interdisciplinară a inclus și profesorii SEAS Katia Bertoldi, Boris Kozinsky și Zhigang Suo.

„Proiectarea de noi sonde neuronale și interfețe este o problemă foarte interdisciplinară care necesită experiență în biologie, inginerie electrică, știința materialelor, inginerie mecanică și chimică”, a spus Le Floch.

Cercetarea a fost coautoră de 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 și Nanshu Lu.

Lucrarea a fost susținută de Fundația Națională pentru Știință prin Grantul Nr. DMR-2011754 al Centrului de Cercetare a Materialelor și Științei și Ingineriei de la Universitatea Harvard.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx