پژوهشگران الکترود مغزی سوزنیشکلی ساختهاند که همزمان فعالیت عصبی را ثبت میکند، دارو به نقاط مشخص میرساند و با نور سلولها را تحریک میکند.
به گزارش حیات، وبگاه سایِنس دِیلی در گزارشی آورده است:
این فناوری در آزمایش روی موشهای زنده موفق بوده و ممکن است در آینده به درمان صرع کمک کند.
پژوهشگرانی از دانشگاه فنی دانمارک، دانشگاه کپنهاگ، کالج دانشگاهی لندن و چند مؤسسه دیگر، الکترود مغزی بلند و سوزنیشکلی ساختهاند که به کانالهای بسیار ریز برای عبور مایعات مجهز است. این دستگاه الکترود محوری با کانالهای ریز (mAxialtrode) نام دارد و طوری طراحی شده که چند نقطه عملکردی در طول ایمپلنت داشته باشد. این ویژگی به پژوهشگران امکان میدهد فعالیت عصبی را ثبت کنند و دارو را به نقاط مشخصی در بخشهای مختلف مغز برسانند.
یک ابزار، چند کار برای مغز
در حال حاضر، این فناوری عمدتاً یک ابزار پژوهشی است. دانشمندان میتوانند از آن برای بررسی نحوه انتقال سیگنالها در لایههای مختلف مغز در فرایندهای مرتبط با صرع، حافظه و تصمیمگیری استفاده کنند.
پژوهشگران معتقدند این دستگاه، که در نشریه اَدوَنسد سایِنس/ Advanced Science معرفی شده است، در بلندمدت میتواند کاربرد درمانی هم پیدا کند؛ مثلاً دارو را به نقاط دقیق برساند و همزمان تحریک الکتریکی یا نوری در مناطق انتخابی مغز اعمال کند.
کونیانگ سوئی (Kunyang Sui)، پژوهشگر فوقدکتری که این مفهوم را همراه با کریستوس مارکوس (Christos Markos)، دانشیار، توسعه داده است، میگوید: یکی از مزیتهای اصلی، ترکیب چند قابلیت در یک ایمپلنت واحد است. این کار نیاز به واردکردن چند دستگاه جداگانه به مغز را کاهش میدهد.
او میگوید: بیشتر ایمپلنتهای مغزی فعلی از مواد سختی مثل سیلیکون ساخته میشوند که میتوانند مغز را تحریک کنند و التهاب ایجاد کنند. ایمپلنت جدید از فیبرهای نوری نرم و پلاستیکمانند ساخته شده و نوکی با زاویه خاص دارد که آسیب ناشی از قراردادن آن در مغز را کاهش میدهد.
سوئی هشدار میدهد که این فناوری هنوز تا استفاده بالینی معمول فاصله زیادی دارد و پیش از درمان بیماران، آزمایشهای گسترده و تأییدیههای قانونی لازم است.
چرا فیبرهای نوری معمولی کافی نیستند؟
پژوهشگران مغز در بسیاری از آزمایشها از فیبرهای نوری با انتهای صاف استفاده میکنند. این فیبرها که از شیشه یا پلاستیک ساخته میشوند، نور را به مناطق عمیق مغز میرسانند و اغلب در اپتوژنتیک (روشی که در آن با نور، سلولهای عصبی مشخصی فعال میشوند) بهکار میروند.
اما فیبرهای معمولی فقط در انتهای خود با بافت مغز تعامل دارند؛ یعنی پژوهشگران فقط میتوانند یک نقطه را در هر زمان تحریک یا پایش کنند. در نتیجه، ممکن است محدود به اندازهگیری یا تحریک یک لایه مغز باشند؛ در حالی که بسیاری از عملکردهای مغز به ارتباط میان چند لایه و ساختارهای عمیقتر وابستهاند.
این ایمپلنت چطور کار میکند؟
الکترود محوری با کانالهای ریز در ابتدا یک میله پلیمری (مادهای پلاستیکی) بزرگتر است. پژوهشگران مواد را گرم میکنند و آن را به فیبری بسیار نازک میکِشند؛ این فرایند تقریباً به تولید رشته نازک شکر شباهت دارد اما با دقت بسیار بیشتری صورت میگیرد.
یک هسته رسانای نور از مرکز فیبر عبور میکند و گرداگرد آن هشت کانال میکروسکوپی قرار دارد که مایعات را انتقال میدهند. این کانالها میتوانند سیمهای فلزی بسیار نازکی را هم نگه دارند که برای اندازهگیری فعالیت الکتریکی مغز استفاده میشوند.
فیبر نهایی کمتر از نیم میلیمتر قطر دارد و بسیار انعطافپذیر است؛ یعنی همراه با بافت مغز حرکت میکند، نه اینکه بهصورت سخت از میان آن فشار دهد؛ این تفاوت مهم است، چون ایمپلنتهای سختتر میتوانند در طولانیمدت التهاب ایجاد کنند.
آزمایش روی موشهای زنده
پژوهشگران این سامانه را روی موشهای زنده آزمایش کردند. الکترود در مغز حیوانات کاشته شد و به منابع نور، تجهیزات ثبت و پمپهای کوچک متصل شد.
آزمایشها نشان داد دستگاه میتواند سلولهای عصبی را با نور آبی و قرمز تحریک کند. در همان زمان، پژوهشگران توانستند فعالیت الکتریکی را از مناطق کمعمق و عمیقتر مغز، از جمله قشر مغز (لایه بیرونی مغز که در بسیاری از عملکردهای شناختی نقش دارد) و هیپوکامپ (بخشی از مغز که در حافظه، یادگیری و جهتیابی نقش کلیدی دارد)، ثبت کنند. آنها همچنین توانستند مواد مختلف را در اعماق جداگانه با فاصله تقریباً سه میلیمتر تزریق کنند. همه این کارها با یک فیبر سبک انجام شد که موشها بدون نشانههای آشکار ناراحتی حمل میکردند.
صرع و علوم اعصاب؛ کاربردهای احتمالی
آزمایشهای درون بدن موجودات زنده با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه کالج لندن انجام شد. گروه پژوهشی اکنون در حال ثبت اختراع این فناوری است و شرایط آزمایش بالینی روی بیماران را بررسی میکند.
منبع: حیات
