Pētnieki ir izstrādājuši īpaši-plānu, elastīgu un minimāli invazīvu neironu zondi, kas var ne tikai reģistrēt nervu darbību, bet arī izmantot gaismu, lai stimulētu noteiktas neironu grupas.
Šī zonde, kas aprakstīta jaunā Nature Communications pētījumā, ir aptuveni viena piektdaļa no cilvēka mata platuma un ir labi-piemērota mazu, kustīgu nervu sistēmas reģionu, piemēram, muguras smadzeņu vai perifēro nervu (nervu ārpus smadzenēm un muguras smadzenēm, kas pārraida informāciju starp smadzenēm un pārējo ķermeni) izpētei.
Šeit jums ir nepieciešama ļoti maza, elastīga zonde, ko var implantēt starp skriemeļiem, lai izveidotu savienojumus ar neironiem un kas var saliekties, muguras smadzenēm kustoties," sacīja līdz{0}}vecākais autors Aksels Nimmerdžans, ASV Solkas Bioloģisko pētījumu institūta Waitt Advanced Biophotonics centra asociētais profesors.
Neironu zondes var implantēt arī uz ilgāku laiku, jo tās ir vairāk saderīgas ar bioloģiskajiem audiem un mazāk izsauc imūnreakciju.
Donalds Sirkis, Džeikobsas Inženierzinātņu skolas nanoinženierijas profesors un pētījuma līdz{0}}vecākais autors, teica: "Hroniskām neironu saskarnēm ir nepieciešama slepena zonde - kaut kas, par kuru ķermenis pat nezina, ka tas ir, bet joprojām var sazināties ar neironiem." Kalifornijas Universitātē Sandjego.
Šo zondi no citām esošajām īpaši -plānām, elastīgām zondēm atšķir tas, ka tā sastāv no elektriskā kanāla un optiskā kanāla, ļaujot tai reģistrēt neironu elektrisko aktivitāti un izmantot gaismu, lai stimulētu noteiktas neironu grupas.
Šī divējāda režīma - elektriskā ierakstīšana un optiskā stimulācija - tik mazā nospiedumā ir unikāla kombinācija," skaidroja Sirbuly.
Jaunā neironu zonde ir gudrs inženierijas varoņdarbs.
Elektriskajā kanālā ir īpaši plāns polimēra elektrods (kas var vadīt elektrību), savukārt optiskajā kanālā ir īpaši plāna optiskā šķiedra, kas pārraida gaismu. Lai abus ievietotu vienā neironu zondē, ir nepieciešama ļoti gudra inženierija.
Kanāliem jābūt izolētiem, lai tie netraucētu viens otram, kamēr tie tiek uzstādīti mikrozondē, kuras diametrs ir tikai 8 līdz 14 mikroni. Pētniekiem ir arī jānodrošina, lai zondes būtu elastīgas, izturīgas, bioloģiski saderīgas un spējīgas darboties tikpat labi kā esošās -modernās--neironu zondes.
Pēc izgatavošanas neironu zondes tiek implantētas dzīvu peļu smadzenēs līdz pat mēnesim, kura laikā tās gandrīz neizraisa iekaisumu smadzeņu audos.
Šīs zondes var reģistrēt neironu elektrisko aktivitāti ar augstu jutību, un tās var arī izmantot, lai stimulētu neironus peles garozā, lai tie kustinātu ūsas.
Pašlaik mēs ļoti maz zinām par to, kā darbojas muguras smadzenes, kā tās apstrādā informāciju un kā to nervu darbība tiek traucēta vai bojāta noteiktos slimības apstākļos," sacīja Nimmerjahn.
Ierakstīšana no tik dinamiskām un sīkām struktūrām vienmēr ir bijis tehnisks izaicinājums. Mēs uzskatām, ka mūsu zondēm un nākotnes zondu masīviem ir unikāls potenciāls, lai palīdzētu mums pētīt muguras smadzenes -, lai ne tikai izprastu tās fundamentālā līmenī, bet arī spētu regulēt to darbību.
Turklāt, tā kā var iegūt gandrīz jebkura garuma mikrošķiedras, ražošanas procesu var izmantot, lai izstrādātu neironu zondes, kas var sasniegt dziļākus smadzeņu reģionus. Tomēr, tā kā zondes stingrība samazinās, palielinoties garumam, var būt nepieciešams mainīt konstrukciju -, piemēram, šķīstošu cukura pārklājumu vai stingru polimēra slāni -, lai novērstu lieces.
