راز شگفت انگیز نفوذ نمک به مغز انسان فاش شد!
رکنا: دانشمندان دانشگاه کرنل موفق به ساخت کوچکترین ایمپلنت مغزی بی‌سیم دنیا شدند که بدون نیاز به باتری و بدون آسیب به بافت مغز، فعالیت‌های عصبی را برای بیش از یک سال ردیابی می‌کند.
به گزارش رکنا، یک ایمپلنت عصبی با ابعادی کوچکتر از یک دانه نمک ، قادر است فعالیت مغز را به صورت بی‌سیم و به مدت یک سال ردیابی کند.
ایمپلنت جدیدی که با استفاده از فناوری لیزری طراحی شده است، می‌تواند به طور چشمگیری نحوه مطالعه فعالیت‌های عصبی توسط پژوهشگران را در بلندمدت تغییر دهد.
محققان دانشگاه کرنل (Cornell) موفق به توسعه یک ایمپلنت عصبی بسیار کوچک شده‌اند؛ این ایمپلنت به اندازه‌ای کوچک است که می‌تواند روی یک دانه نمک تعادل یابد، اما به‌طور هم‌زمان توانایی ثبت فعالیت مغزی یک حیوان زنده را برای مدت بیش از یک سال دارد.
امکانات و ویژگی‌های ایمپلنت
این دستگاه که با نام «الکترود بدون اتصال اپتوالکترونیکی میکرومقیاس» (MOTE) شناخته می‌شود، یک پیشرفت شگرف در زمینه نظارت طولانی‌مدت روی فعالیت‌های عصبی، با کمترین میزان تهاجم به بدن و تکنولوژی حسگری یکپارچه محسوب می‌شود.
این پروژه توسط آقای آلیوشا مولنار ، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه کرنل، و سانوو لی ، استادیار دانشگاه فناوری نانیانگ، که کار توسعه این فناوری را در آزمایشگاه مولنار آغاز کرد، هدایت شد.
ایمپلنت MOTE دارای طولی معادل ۳۰۰ میکرون و عرضی حدود ۷۰ میکرون است. این دستگاه، انرژی مورد نیاز خود را از پرتوهای لیزر سرخ و فروسرخ بی‌ضرری که از میان بافت مغز عبور می‌کنند، دریافت می‌کند و داده‌ها را نیز با استفاده از پالس‌های کوچک نور فروسرخ که سیگنال‌های الکتریکی مغز را رمزگذاری می‌کنند، به صورت بی‌سیم ارسال می‌کند.
| ویژگی | مشخصات |
| ابعاد ایمپلنت | ۳۰۰ میکرون × ۷۰ میکرون |
| منبع انرژی | پرتوهای لیزر سرخ و فروسرخ بی‌ضرر |
| نام دستگاه | الکترود میکرومقیاس (MOTE) |
این ایمپلنت از دیود نیمه‌رسانای ساخته‌شده از «آلومینیوم گالیوم آرسنید» برای جمع‌آوری انرژی نوری استفاده می‌کند و این انرژی را به منظور تأمین نیروی دستگاه به کار می‌گیرد. همچنین برای ارسال داده‌ها، این دیود نور تولید می‌کند؛ تمام این فرآیندها به کمک همان فناوری نیمه‌رسانایی صورت می‌گیرد که در ساخت میکروچیپ‌های رایج استفاده می‌شود.
مولنار اظهار داشت: «تا جایی که ما اطلاع داریم، این کوچکترین ایمپلنت عصبی است که تاکنون توانسته فعالیت الکتریکی مغز را اندازه‌گیری کرده و اطلاعات آن را به صورت بی‌سیم منتقل کند.»
او افزود: «با استفاده از تکنیکی به نام ماژولاسیون موقعیت پالس، که در ارتباطات نوری ماهواره‌ها نیز کاربرد دارد، این ایمپلنت قادر است با مصرف انرژی بسیار کم، داده‌ها را با موفقیت به صورت نوری انتقال دهد.»
آزمایش‌های طولانی‌مدت در موش‌ها
به گفته محققان، ابتدا این دستگاه در کشت‌های سلولی آزمایش شد و پس از آن در مغز موش‌ها، به‌ویژه در بخشی از مغز که وظیفه پردازش اطلاعات حسی از سبیل‌ها را دارد، کاشت شد.
این ایمپلنت توانست به مدت یک سال، فعالیت‌های شدید نورونی و حتی فعالیت سیناپسی وسیع‌تر را ثبت کند، در حالی که موش‌ها در این مدت کاملاً سالم و پرتحرک بودند.
مولنار توضیح داد که طراحی این ایمپلنت به گونه‌ای انجام شده است که از تحریک بافت مغز جلوگیری کند. او اضافه کرد: «یکی از اهداف ما این بود که دستگاه را به اندازه‌ای کوچک بسازیم تا اختلالات ناشی از ایمپلنت‌های سنتی مانند تحریک بافت مغز و پاسخ‌های ایمنی ناشی از حرکت بافت اطراف را به حداقل برسانیم. این ایمپلنت بدون ایجاد نیاز به اصلاح ژنتیکی نورون‌ها قادر است فعالیت‌های مغزی را سریع‌تر و دقیق‌تر ثبت کند.»
افق‌های جدید برای علوم اعصاب
ایمپلنت «MOTE» با ترکیب فناوری نیمه‌رسانایی، این امکان را برای محققان فراهم می‌کند تا داده‌های فعالیت مغزی را حتی در زمان انجام اسکن‌های MRI جمع‌آوری کنند؛ قابلیتی که در ایمپلنت‌های امروزی وجود ندارد.
همچنین این فناوری می‌تواند برای کاربردهای دیگری همچون استفاده در نخاع یا ادغام در صفحات جمجمه مصنوعی برای نظارت مداوم، تطابق یابد.
مولنار بیان کرد که ایده این ایمپلنت برای نخستین‌بار در سال ۲۰۰۱ مطرح شد، اما پیشرفت‌های اصلی آن نزدیک به یک دهه پیش و با همکاری گروه Cornell Neurotech، که یک گروه مشترک بین دانشکده‌های علوم و مهندسی کرنل است، شکل گرفت.
این مطالعه در مجله معتبر Nature Electronicsمنتشر شده است.
ارسال نظر