Nov možganski vsadek več mesecev beleži aktivnost nevronov

Beleženje aktivnosti velikih populacij posameznih nevronov v možganih v daljših časovnih obdobjih je ključnega pomena za nadaljnje razumevanje nevronskih vezij, za omogočanje novih terapij na osnovi medicinskih pripomočkov in v prihodnosti za vmesnike možgani-računalnik, ki zahtevajo visoko ločljivost elektrofiziološke informacije.

Toda danes obstaja kompromis med tem, koliko informacij visoke ločljivosti lahko implantirana naprava izmeri in kako dolgo lahko vzdržuje zmogljivost snemanja ali stimulacije. Togi silikonski vsadki s številnimi senzorji lahko zberejo veliko informacij, vendar ne morejo ostati v telesu prav dolgo. Prilagodljive, manjše naprave so manj vsiljive in lahko v možganih zdržijo dlje, vendar zagotavljajo le delček razpoložljivih nevronskih informacij.

Pred kratkim je interdisciplinarna skupina raziskovalcev s Harvardske šole za inženiring in uporabne znanosti John A. Paulson (SEAS) v sodelovanju z Univerzo v Teksasu v Austinu, MIT in Axoft, Inc. razvila mehko napravo za vsaditev z več deset senzorji ki lahko več mesecev stabilno beleži aktivnost enega nevrona v možganih.

Raziskava je bila objavljena v Narava Nanotehnologija.

Razvili smo vmesnike možgani-elektronika z ločljivostjo ene celice, ki so bolj biološko skladni kot tradicionalni materiali. To delo ima potencial, da revolucionira zasnovo bioelektronike za nevronsko snemanje in stimulacijo ter za vmesnike med možgani in računalnikom.

Paul Le Floch, prvi avtor prispevka in nekdanji podiplomski študent v laboratoriju Jia Liuja, docenta za bioinženiring pri SEAS

Le Floch je trenutno izvršni direktor podjetja Axoft, Inc., ki so ga leta 2021 ustanovili Le Floch, Liu in Tianyang Ye, nekdanji podiplomski študent in podoktorski sodelavec skupine Park na Harvardu. Urad za tehnološki razvoj Harvarda je zaščitil intelektualno lastnino, povezano s to raziskavo, in Axoft-u licenciral tehnologijo za nadaljnji razvoj.

Da bi premagali kompromis med hitrostjo prenosa podatkov visoke ločljivosti in dolgo življenjsko dobo, so se raziskovalci obrnili na skupino materialov, znanih kot fluorirani elastomeri. Fluorirani materiali, kot je teflon, so prožni, stabilni v biotekočinah, imajo odlične dolgoročne dielektrične lastnosti in so združljivi s standardnimi tehnikami mikroizdelave.

Raziskovalci so integrirali te fluorirane dielektrične elastomere z nizi mehkih mikroelektrod -; 64 senzorjev skupaj -; za razvoj dolgotrajne sonde, ki je 10,000-krat mehkejša od običajnih upogljivih sond iz materialov inženirske plastike, kot sta poliimid ali parilen C.

Ekipa je demonstrirala napravo vivo, snemanje nevronskih informacij iz možganov in hrbtenjače miši v teku več mesecev.

"Naša raziskava poudarja, da je s skrbnim inženiringom različnih dejavnikov izvedljivo oblikovati nove elastomere za dolgoročno stabilne nevronske vmesnike," je dejal Liu, ki je ustrezni avtor prispevka. "Ta študija bi lahko razširila obseg oblikovalskih možnosti za nevronske vmesnike."

Interdisciplinarno raziskovalno skupino so vključevali tudi profesorji SEAS Katia Bertoldi, Boris Kozinsky in Zhigang Suo.

"Oblikovanje novih nevronskih sond in vmesnikov je zelo interdisciplinaren problem, ki zahteva strokovno znanje v biologiji, elektrotehniki, znanosti o materialih, strojništvu in kemijskem inženirstvu," je dejal Le Floch.

Raziskavo so soavtorji 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 in Nanshu Lu.

Delo je podprla Nacionalna znanstvena fundacija prek Centra za raziskavo materialov in inženiringa Harvardove št. DMR-2011754.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.news-medical.net/news/20240127/New-brain-implant-records-neuron-activity-for-months.aspx